Microscópios vestíveis avançam na geração de imagens da medula espinhal em camundongos

A medula espinhal atua como um mensageiro, transportando sinais entre o cérebro e o corpo para regular tudo, desde a respiração até o movimento. Embora a medula espinhal seja conhecida por desempenhar um papel essencial na transmissão de sinais de dor, a tecnologia limitou a compreensão dos cientistas sobre como esse processo ocorre em um nível celular. Agora, os cientistas da Salk criaram microscópios vestíveis para permitir uma visão sem precedentes dos padrões de sinalização que ocorrem na medula espinhal de camundongos.

Esse avanço tecnológicodetalhado em dois artigos publicados na Natureza Comunicações em 21 de março de 2023, e Natureza Biotecnologia em 6 de março de 2023, ajudará os pesquisadores a entender melhor a base neural das sensações e movimentos em contextos de saúde e doença, como dor crônicacoceira, esclerose lateral amiotrófica (ELA) ou esclerose múltipla (EM).

“Esses novos microscópios vestíveis nos permitem ver atividade nervosa relacionados a sensações e movimentos em regiões e em velocidades inacessíveis por outras tecnologias de alta resolução”, diz o autor sênior Axel Nimmerjahn, professor associado e diretor do Waitt Advanced Biophotonics Center. “Nossos microscópios vestíveis mudam fundamentalmente o que é possível ao estudar o sistema nervoso central sistema.”

Os microscópios vestíveis têm aproximadamente sete e quatorze milímetros de largura (mais ou menos a largura de um dedo mindinho ou da medula espinhal humana) e oferecem alta resolução, alto contraste e imagens multicoloridas em tempo real através de regiões anteriormente inacessíveis da medula espinhal. A nova tecnologia pode ser combinada com um implante de microprisma, que é um pequeno elemento de vidro reflexivo colocado próximo às regiões do tecido de interesse.

“O microprisma aumenta a profundidade da imagem, de modo que células anteriormente inacessíveis podem ser visualizadas pela primeira vez. Ele também permite que células em várias profundidades sejam visualizadas simultaneamente e com perturbação mínima do tecido”, diz Erin Carey, coautora de um dos os estudos e pesquisador no laboratório de Nimmerjahn.

Pavel Shekhtmeyster, um ex-colega de pós-doutorado no laboratório de Nimmerjahn e co-primeiro autor de ambos os estudos, concorda: “Superamos as barreiras de campo de visão e profundidade no contexto da pesquisa da medula espinhal. Nossos microscópios vestíveis são leves o suficiente para serem transportadas por ratos e permitem medições anteriormente consideradas impossíveis.”

Com os novos microscópios, a equipe de Nimmerjahn começou a aplicar a tecnologia para coletar novas informações sobre o sistema nervoso central. Em particular, eles queriam obter imagens de astrócitos, células gliais não neuronais em forma de estrela, na medula espinhal porque a equipe trabalho anterior sugeriram o envolvimento inesperado das células no processamento da dor.

A equipe descobriu que apertar as caudas dos camundongos ativava os astrócitos, enviando sinais coordenados pelos segmentos da medula espinhal. Antes da invenção dos novos microscópios, era impossível saber como era a atividade dos astrócitos – ou o que qualquer a atividade celular parecia naquelas regiões da medula espinhal de animais em movimento.

“Ser capaz de visualizar quando e onde sinais de dor ocorrem e quais células participam desse processo nos permite testar e projetar intervenções terapêuticas”, diz Daniela Duarte, co-autora de um dos estudos e pesquisadora do laboratório de Nimmerjahn. “Esses novos microscópios podem revolucionar o estudo da dor.”

A equipe de Nimmerjahn já começou a investigar como a atividade neuronal e não neuronal no medula espinhal é alterado em diferentes condições de dor e como vários tratamentos controlam a atividade celular anormal.

Outros autores incluem Alexander Ngo, Grace Gao, Nicholas A. Nelson, Jack A. Olmstead e Charles L. Clark de Salk.