3D打印植入物和生物发光二重奏揭示了脑脊髓相互作用

在一项开创性的研究中，来自美国卡尼脑科学研究所的科学家们揭开了研究多器官感觉过程(如慢性疼痛)的新前沿。慢性疼痛是一种难以捉摸的、多方面的感觉，伴随着大脑和脊髓中复杂的细胞动力学。现在，有了尖端的植入物、外科手术和功能性生物发光显微镜，研究人员在描绘更完整的脑-脊髓连续体细胞功能机制方面迈出了一大步。

　　

像疼痛这样的感觉过程不是一种普通的现象——它是由大脑和脊髓协调的神经和血管相互作用的交响乐。试图通过专注于一个区域来剖析这首交响曲，就像试图通过只听一种乐器来理解一段复杂的旋律一样。它是不完整的，潜在的误导，并可能导致错误的结论。

卡尼研究所(Carney Institute)的梦想家团队应运而生。他们的任务吗?开发工具，使我们能够前所未有地观察大脑和脊髓内的神经和血管活动。他们解决了两个关键前沿:成像硬件和生物发光(BL)分子工具。

创新的成像硬件

众所周知，临床相关感觉过程中的多器官成像具有挑战性。因此，到目前为止，还没有方法学协议和工具可以提供任何指导方针，指导如何在临床相关的感觉行为中对多个部位进行成像。据《Neurophotonics》报道，该团队设计了3D打印的大脑和脊髓植入物，彻底改变了手术植入和光学通路。

可穿戴微型显微镜与先进显微镜或光遗传刺激的通用植入物相结合，现在提供了通往大脑和脊髓的后台通道。

生物荧光成像

BL成像克服了传统荧光显微镜的局限性。没有更多的光漂白，光毒性，或分辨率损失由于散射激励信号。

该团队构思了“BLmini”，这是一种经过改进的微型望远镜，用于捕捉这些难以捉摸的BL信号。

卡尼研究所的“通用”植入物可以同时对脑脊髓相互作用进行急性和慢性成像。想象一下在管弦乐队和阳台上观看现场音乐会——现在把它应用到神经回路中。重量、成本和外形都较轻的BLmini是明星车型，它能以前所未有的方式揭示隐藏的信号。

这种3D打印植入物、先进的显微镜工具和生物发光技术的结合，在疼痛研究之外有着广阔的前景。神经性疼痛、感觉障碍和运动行为都在其范围内。当聚光灯照射在脑脊髓二重唱上时，我们离解开感觉现象的交响乐又近了一步。

Toward a brighter constellation: multiorgan neuroimaging of neural and vascular dynamics in the spinal cord and brain