微型显微镜揭示星形胶质细胞的隐藏作用
一种约一便士大小的显微镜为科学家们提供了探究脊髓内细胞日常活动的新窗口。这种创新技术显示，神经系统中不传导电信号、传统上被视为仅仅具有支持功能的星形胶质细胞，意料之外地会对强烈的感觉做出反应。
在2016年4月28日发表于《Nature Communications》期刊的研究中，索尔克研究所（Salk Institute）科学家们描述了这种新的微型显微镜及相关成像方法，为神经系统功能提供了前所未有的见解，可能为脊髓损伤、慢性瘙痒和神经退行性疾病（如肌萎缩侧索硬化，ALS）带来新型疼痛疗法。
脊髓是感知和响应外界的关键，有时甚至独立于大脑发挥作用，比如我们在充分感觉到灼热之前就会将手从火炉上缩回。但未知的是，脊髓内细胞如何编码这些以及其他来自皮肤或内部器官的感觉。
在新的研究中，资深作者、索尔克Waitt高级生物光子学中心（Waitt Advanced Biophotonics Center）助理教授Axel Nimmerjahn和他的团队改进了2008年首次描述的微型显微镜。新版本以众多硬件和软件升级为特征，使研究人员能够可视化清醒移动的小鼠中细胞活动的改变。
"长期以来，研究人员一直梦想着能够记录清醒动物脊髓中的细胞活动模式。最重要的是，我们现在可以在自由活动的动物中实现这一点，这是非常令人兴奋的"该研究第一作者、索尔克研究员、加州大学圣迭戈分校博士生Kohei Sekiguchi说道。
索尔克团队之前的大部分工作关注于部署显微镜以观察活体动物的大脑。相比之下，（观察）脊髓面临更大的挑战。例如，与大脑不同的是，多个独立移动的椎骨围绕着脊髓。脊髓也更接近脉动器官（心脏和肺），这会妨碍内部细胞稳定的成像。不过，通过开发新的显微镜和程序与计算方法，该团队能够克服这些挑战并实时捕获活细胞在激烈运动中的活动。
在新的工作中，研究团队发现，不同的刺激（比如轻触或压迫）会激活脊髓感觉神经元的不同子集。他们还发现，某些特性（比如给定刺激的强度和持续时间）会反映在神经元的活动中。
让研究团队惊喜的是，传统被认为是被动支持细胞的星形胶质细胞，也会响应刺激（尽管不同于神经元）。虽然星形胶质细胞不能像神经元那样发送电信号，但它们能够在强烈刺激的过程中以协调的方式生成它们自身的化学信号。
Nimmerjahn对这一结果感到兴奋，因为他的团队长期以来一直对理解星形胶质细胞和它们在神经系统功能和疾病的作用感兴趣。这些细胞在神经系统发育和工作中的重要作用得到越来越多的认识，可能成为有希望的新药物靶点，他说。
"我们现在不仅能够研究正常的感觉加工，还可以在疾病背景（比如脊髓损伤）下进行研究，查看治疗如何影响这些细胞"Nimmerjahn说道。
该团队目前正在同时记录大脑和脊髓中的触摸或疼痛相关活动，使用微型显微镜的额外迭代。这（种方法）允许他们以甚至更高的分辨率来监控和操作多种细胞类型。
