微型顯微鏡揭示星形膠質細胞的隱藏作用

　　一種約一便士大小的顯微鏡為科學家們提供了探究脊髓內細胞日常活動的新窗口。這種創新技術顯示，神經系統中不傳導電信號、傳統上被視為僅僅具有支持功能的星形膠質細胞，意料之外地會對強烈的感覺做出反應。

　　在2016年4月28日發表于《Nature Communications》期刊的研究中，索爾克研究所（Salk Institute）科學家們描述了這種新的微型顯微鏡及相關成像方法，為神經系統功能提供了前所未有的見解，可能為脊髓損傷、慢性瘙癢和神經退行性疾病（如肌萎縮側索硬化，ALS）帶來新型疼痛療法。

　　脊髓是感知和響應外界的關鍵，有時甚至獨立于大腦發揮作用，比如我們在充分感覺到灼熱之前就會將手從火爐上縮回。但未知的是，脊髓內細胞如何編碼這些以及其他來自皮膚或內部器官的感覺。

　　在新的研究中，資深作者、索爾克Waitt高級生物光子學中心（Waitt Advanced Biophotonics Center）助理教授Axel Nimmerjahn和他的團隊改進了2008年首次描述的微型顯微鏡。新版本以眾多硬件和軟件升級為特征，使研究人員能夠可視化清醒移動的小鼠中細胞活動的改變。

　　"長期以來，研究人員一直夢想著能夠記錄清醒動物脊髓中的細胞活動模式。最重要的是，我們現在可以在自由活動的動物中實現這一點，這是非常令人興奮的"該研究第一作者、索爾克研究員、加州大學圣迭戈分校博士生Kohei Sekiguchi說道。

　　索爾克團隊之前的大部分工作關注于部署顯微鏡以觀察活體動物的大腦。相比之下，（觀察）脊髓面臨更大的挑戰。例如，與大腦不同的是，多個獨立移動的椎骨圍繞著脊髓。脊髓也更接近脈動器官（心臟和肺），這會妨礙內部細胞穩定的成像。不過，通過開發新的顯微鏡和程序與計算方法，該團隊能夠克服這些挑戰并實時捕獲活細胞在激烈運動中的活動。

　　在新的工作中，研究團隊發現，不同的刺激（比如輕觸或壓迫）會激活脊髓感覺神經元的不同子集。他們還發現，某些特性（比如給定刺激的強度和持續時間）會反映在神經元的活動中。

　　讓研究團隊驚喜的是，傳統被認為是被動支持細胞的星形膠質細胞，也會響應刺激（盡管不同于神經元）。雖然星形膠質細胞不能像神經元那樣發送電信號，但它們能夠在強烈刺激的過程中以協調的方式生成它們自身的化學信號。

　　Nimmerjahn對這一結果感到興奮，因為他的團隊長期以來一直對理解星形膠質細胞和它們在神經系統功能和疾病的作用感興趣。這些細胞在神經系統發育和工作中的重要作用得到越來越多的認識，可能成為有希望的新藥物靶點，他說。

　　"我們現在不僅能夠研究正常的感覺加工，還可以在疾病背景（比如脊髓損傷）下進行研究，查看治療如何影響這些細胞"Nimmerjahn說道。

　　該團隊目前正在同時記錄大腦和脊髓中的觸摸或疼痛相關活動，使用微型顯微鏡的額外迭代。這（種方法）允許他們以甚至更高的分辨率來監控和操作多種細胞類型。