Des microscopes portables montrent des images HD de la douleur traitée par la moelle épinière

Institut Salk

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La douleur est un sentiment puissant, mais vous êtes-vous déjà demandé comment la douleur agit au niveau cellulaire ? Eh bien, une équipe de scientifiques du Salk Institute de San Diego a en fait trouvé un moyen de voir le mécanisme neuronal interne associé à la douleur.

Dans leur étude récemment publiée, ils proposent des microscopes portables à l'aide desquels ils ont pu vérifier comment les cellules nerveuses de la moelle épinière des souris traitent les signaux de douleur. Imaginez si ce nouveau processus consistant à regarder la douleur de l'intérieur fonctionnait également sur les humains ; nous serions alors en mesure d'identifier la voie neuronale exacte qui contrôle la douleur ressentie par une personne.

« Pouvoir visualiser quand et où les signaux de douleur se produisent et quelles cellules participent à ce processus nous permet de tester et de concevoir des interventions thérapeutiques. Ces nouveaux microscopes pourraient révolutionner l'étude de la douleur », a déclaré Daniela Duarte, co-première auteure et chercheuse à Salk, dans le communiqué de presse.

Institut Salk

Les auteurs de l'étude affirment que leur microscope portable peut fournir des images haute résolution et colorées en temps réel des parties difficiles à atteindre de la moelle épinière qui n'étaient pas accessibles auparavant. Mesurant seulement sept et 14 millimètres de largeur, les microscopes sont équipés d'un microprisme qui leur permet de capturer des images de haute qualité des tissus et des cellules de la moelle épinière.

Erin Carey, co-première auteure de l'étude, a expliqué : « Le microprisme augmente la profondeur de l'imagerie, de sorte que des cellules auparavant inaccessibles peuvent être visualisées pour la première fois. Il permet également d'imager simultanément des cellules à différentes profondeurs et avec un minimum de tissu. perturbation."

Les chercheurs ont utilisé les minuscules microscopes portables chez la souris pour observer les astrocytes en forme d'étoile, les cellules gliales non neuronales (cellules qui fournissent un soutien métabolique aux neurones) de la moelle épinière. Jusqu'à présent, il était impossible d'examiner de près l'activité des astrocytes car ils sont situés dans une région inaccessible de la moelle épinière.

Au cours de leurs études précédentes, les chercheurs ont trouvé des indices selon lesquels les astrocytes pourraient jouer un rôle dans le traitement de la douleur. Il était temps de valider ces résultats. Ils ont équipé les souris de microscopes portables, puis ont pressé leur queue pour valider les découvertes passées.

Grâce aux appareils portables, les chercheurs ont pu voir pour la première fois l'activité des astrocytes dans la moelle épinière des souris - et cela aussi en couleur, en profondeur et en haute résolution. Ils ont remarqué que la douleur de la compression de la queue activait les astrocytes. De plus, comme la configuration du microscope était légère, les souris n'ont eu aucun problème à la transporter.

L'auteur principal de l'étude, Axel Nimmerjahn, a déclaré : "Ces nouveaux microscopes portables nous permettent de voir l'activité nerveuse liée aux sensations et aux mouvements dans des régions et à des vitesses inaccessibles par d'autres technologies à haute résolution." Il a en outre ajouté : "Nos microscopes portables changent fondamentalement ce qui est possible lors de l'étude du système nerveux central."

L'étude est publiée dans la revue Nature Communications.

Résumé de l'étude :

Alors que la moelle épinière est connue pour jouer un rôle essentiel dans le traitement sensorimoteur, y compris la signalisation liée à la douleur, les modèles d'activité correspondants dans les types de cellules génétiquement définis à travers les lames vertébrales sont restés difficiles à étudier. L'imagerie calcique a permis de mesurer l'activité cellulaire chez les rongeurs en comportement mais est actuellement limitée aux régions superficielles. Ici, à l'aide de microprismes implantés de manière chronique, nous avons imagé l'activité sensorielle et motrice évoquée dans des régions et à des vitesses inaccessibles par d'autres techniques d'imagerie à haute résolution. Pour permettre l'imagerie translaminaire chez des animaux au comportement libre grâce à des microprismes implantés, nous avons également développé des microscopes portables avec des microlentilles composées sur mesure. Ce système répond aux multiples défis des microscopes portables précédents, notamment leur distance de travail limitée, leur résolution, leur contraste et leur plage achromatique. À l'aide de ce système, nous montrons que les astrocytes de la corne dorsale chez les souris comportementales présentent une excitation calcique sensorimotrice dépendante du programme et spécifique à la lamina. De plus, nous montrons que les neurones exprimant le précurseur de la tachykinine 1 (Tac1) présentent une activité translaminaire à la douleur mécanique aiguë, mais pas à la locomotion.