可穿戴顯微鏡將改變對“疼痛”研究_風聞

文/觀察未來科技

據麥姆斯諮詢的最新報道，索爾克生物研究所（Salk Institute for Biological Studies）新研發的一種帶有定製微光學元件的可穿戴顯微鏡，能夠植入小鼠體內，提供高速多色成像，用於實時觀察小鼠脊髓中的神經元活動。

研究團隊項稱，該項目解決了以前可穿戴顯微鏡的多重挑戰，包括有限的工作距離、分辨率、對比度和消色差範圍。未來，該技術的發展將幫助研究人員更好地瞭解在健康和疾病背景下感覺和運動的神經基礎，例如慢性疼痛、瘙癢、肌萎縮側索硬化症或多發性硬化症等。 

可穿戴顯微鏡深探中樞神經系統

“這款新型的可穿戴型顯微鏡使我們能夠以其他高分辨率技術無法達到的速度看到在某區域與感覺和運動相關的神經活動，”索爾克研究所副教授Axel Nimmerjahn 表示，研究團隊將應用這項技術來收集有關中樞神經系統的新信息，尤其是對脊髓中的星形膠質細胞（一種神經膠質細胞）、星形非神經膠質細胞進行成像，因為他們的早期工作表明這些細胞出人意料地參與了痛覺加工過程。

另外，研究團隊還在實驗中發現，擠壓老鼠的尾巴會激活星形膠質細胞，從而在脊髓節段間發送協調信號。“在新型顯微鏡發明之前，我們很難知道星形膠質細胞是如何活動的；或者説，對於正在運動着的動物，我們很難看到它們脊髓區域的細胞活動是什麼樣的。而如今，我們的可穿戴型顯微鏡從根本上改變了研究中樞神經系統的可能方法。” Axel Nimmerjahn説，“它能夠將疼痛信號發生的時間、地點以及參與該過程的細胞可視化，這使我們可以測試和設計治療干預措施。這類新型顯微鏡可能會徹底改變對疼痛的研究。” 

可穿戴顯微鏡的技術運用

該可穿戴顯微鏡的設計目標包括大於2毫米的工作距離、1至2微米的空間分辨率以及寬廣的消色差範圍。在光學建模之後，索爾克生物研究所構建了一對圍繞六個定製微透鏡構建的儀器，這些微透鏡安裝在大約7和14毫米寬（大約是小指或人體脊髓的寬度）、重量不到0.2克的鏡筒組件中，可在以前無法進入的脊柱區域實時提供高分辨率、高對比度的多色成像。

微稜鏡植入物也被植入到感興趣的組織區域附近，這是該系統的關鍵組成部分。微稜鏡增加了成像的深度，因此可以讓研究人員首次觀察到以前無法到達的細胞。它還可以在對組織的干擾降至最小的情況下，同時對不同深度的細胞成像。

        Nimmerjahn 實驗室的前博士後 Pavel Shekhtmeyster表示，“我們的可穿戴型顯微鏡足夠輕，能夠戴在小鼠身上，並進行在從前被認為是不可實現的監測。我們已經克服了脊髓研究中的視野和深度障礙。”

“能夠可視化疼痛信號發生的時間和地點以及參與該過程的細胞使我們能夠測試和設計治療干預措施。” Daniela Duarte説，“這些新的可穿戴顯微鏡可以徹底改變疼痛的研究。”