Microscópios vestíveis mostram imagens HD de dor processadas pela medula espinhal

Instituto Salk

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A dor é um sentimento poderoso, mas você já se perguntou como a dor funciona em um nível celular? Bem, uma equipe de cientistas do Salk Insitute, com sede em San Diego, descobriu uma maneira de ver o mecanismo neural interno associado à dor.

Em seu estudo publicado recentemente, eles propõem microscópios vestíveis com os quais foram capazes de verificar como as células nervosas da medula espinhal de camundongos processam os sinais de dor. Imagine se esse novo processo de olhar para a dor de dentro também funcionasse nos humanos; então seríamos capazes de identificar o caminho neural exato que controla a dor que uma pessoa sente.

"Ser capaz de visualizar quando e onde ocorrem os sinais de dor e quais células participam desse processo nos permite testar e projetar intervenções terapêuticas. Esses novos microscópios podem revolucionar o estudo da dor", disse Daniela Duarte, coautora e pesquisadora do Salk, no comunicado de imprensa.

Instituto Salk

Os autores do estudo afirmam que seu microscópio vestível pode fornecer imagens coloridas em tempo real de alta resolução de partes difíceis de alcançar da medula espinhal que não podiam ser acessadas anteriormente. Medindo apenas sete e 14 milímetros de largura, os microscópios vêm equipados com um microprisma que lhes permite capturar imagens de alta qualidade de tecidos e células da medula espinhal.

Erin Carey, a co-autora do estudo, explicou: "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 tecido mínimo perturbação."

Os pesquisadores usaram os minúsculos microscópios vestíveis em camundongos para observar astrócitos em forma de estrela, células gliais não neuronais (células que fornecem suporte metabólico aos neurônios) da medula espinhal. Até agora, era impossível ver de perto a atividade dos astrócitos, pois eles estão localizados em uma região inacessível da medula espinhal.

Durante seus estudos anteriores, os pesquisadores encontraram indícios de que os astrócitos podem estar desempenhando um papel no processamento da dor. Era hora de validar essas descobertas. Eles equiparam os camundongos com microscópios vestíveis e apertaram suas caudas para validar as descobertas anteriores.

Graças aos wearables, os pesquisadores puderam ver a atividade de astrócitos na medula espinhal de camundongos pela primeira vez – e isso também em cores, profundidade e alta resolução. Eles notaram que a dor do aperto da cauda ativava os astrócitos. Além disso, como a configuração do microscópio era leve, os camundongos também não enfrentaram problemas para carregá-la.

O autor sênior do estudo, Axel Nimmerjahn, disse: “Esses novos microscópios vestíveis nos permitem ver a atividade nervosa relacionada a sensações e movimentos em regiões e em velocidades inacessíveis por outras tecnologias de alta resolução”. Ele acrescentou ainda: "Nossos microscópios vestíveis mudam fundamentalmente o que é possível ao estudar o sistema nervoso central".

O estudo foi publicado na revista Nature Communications.

Resumo do estudo:

Embora a medula espinhal seja conhecida por desempenhar papéis críticos no processamento sensório-motor, incluindo a sinalização relacionada à dor, os padrões de atividade correspondentes em tipos de células geneticamente definidas nas lâminas espinhais permanecem difíceis de investigar. A imagem de cálcio permitiu medições de atividade celular em roedores comportados, mas atualmente está limitada a regiões superficiais. Aqui, usando microprismas implantados cronicamente, registramos atividades sensoriais e motoras em regiões e em velocidades inacessíveis por outras técnicas de imagem de alta resolução. Para permitir imagens translaminar em animais de comportamento livre por meio de microprismas implantados, desenvolvemos adicionalmente microscópios vestíveis com microlentes personalizadas. Este sistema aborda vários desafios dos microscópios vestíveis anteriores, incluindo sua distância de trabalho limitada, resolução, contraste e faixa acromática. Usando este sistema, mostramos que os astrócitos do corno dorsal em camundongos comportados mostram excitação de cálcio dependente do programa sensório-motor e específica da lâmina. Além disso, mostramos que os neurônios que expressam o precursor de taquiquinina 1 (Tac1) exibem atividade translaminar para dor mecânica aguda, mas não para locomoção.