Làm thế nào để bộ não điều khiển hành vi?

Các nhà thần kinh học điều tra các kết nối não bộ bằng cách sử dụng kính hiển vi zoom và kính hiển vi đồng tiêu để hiểu rõ hơn về cách các mạch thần kinh cụ thể tạo ra hành vi ở động vật bình thường và trong các mẫu bệnh.

Tiến sĩ Ryan Hughes, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Henry Yin tại đại học Duke (Mỹ) và kính hiển vi của Carl Zeiss.

Phòng thí nghiệm Tiến sĩ Henry Yin sử dụng một cách tiếp cận tích hợp để nghiên cứu hệ thần kinh, kết hợp điện sinh lý, hình ảnh canxi, optogenetics, phân tích hành vi và truy tìm giải phẫu. Một bài báo gần đây từ phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Yin sử dụng kính hiển vi zoom và kính hiển vi confocal để hiểu rõ hơn về một số kết nối cụ thể trong não có thể được nhắm mục tiêu để giảm bớt các triệu chứng Parkinson.

Mục đích nghiên cứu của bài báo là gì?

Trong bệnh Parkinson, các tế bào thần kinh dopamine thoái hóa và chết dẫn đến bradykinesia (chậm vận động), akinesa (thiếu vận động) và run rẩy. Các phương pháp điều trị thành công nhất cho bệnh Parkinson là L-Dopa (tiền chất dopamine cung cấp cho não nhiều dopamine hơn) và kích thích não sâu (DBS) trong nhân dưới đồi (STN); tuy nhiên, những điều này vẫn không giúp chữa khỏi bệnh một cách hiệu quả. Ngoài ra, chúng ta cũng không biết được tại sao kích thích STN làm giảm các triệu chứng Parkinson.

CAV-2, một chất đánh dấu huỳnh quang được dán nhãn với tdTomato, đã được tiêm vào nhân parafascicular (Pf). Điều này cho phép hình dung các tế bào thần kinh vừa đi đến hạt nhân Pf theo hướng về phía trước (ly tâm) hoặc ngược (hướng tâm). FluoroNissl nhuộm tất cả các phần của tế bào; điều này giúp quan sát tất cả các tế bào thần kinh bất kể loại của chúng. Hình ảnh được thu thập bằng kính hiển vi đồng tiêu ZEISS.

Các phương pháp DBS truyền thống sử dụng kích thích điện không chọn lọc, có thể kích hoạt và bất hoạt nhiều loại tế bào và con đường thần kinh. Trong nghiên cứu của này, họ đã thực hiện kích hoạt có chọn lọc hạt nhân parafascicular (Pf) và các dự báo của nó đối với STN.

Kính hiển vi đã đóng góp như thế nào vào nghiên cứu của họ?

Đầu tiên, nhóm nghiên cứu điều tra các mối liên hệ của Pf với vân và thấy rằng nó không có nhiều tác động đến chuyển động hoặc giảm các triệu chứng Parkinson.

Kính hiển vi sau đó đóng một vai trò cực kỳ quan trọng. Sau khi không nhận được bất kỳ tác dụng đáng kể nào từ việc kích thích phép chiếu Pf đến vân, họ đã tiến hành một số thí nghiệm giải phẫu với cả chất đánh dấu huỳnh quang đảo ngược và di chuyển ra phía trước. Điều này cho phép họ hình dung kết nối đầu vào-đầu ra của Pf và xác định các thiết bị đầu cuối trong các hạt nhân hạch cơ bản khác mà Pf chiếu ra. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng cả kính hiển vi zoom cho hình ảnh độ phân giải thấp hơn và kính hiển vi đồng tiêu cho độ phân giải cao hơn. Sử dụng các kính hiển vi này, họ đã có thể làm sáng tỏ các mạch của Pf, và đặc biệt là các mạch Pf-STN, với độ chính xác cao hơn và độ đặc hiệu loại tế bào cao hơn nhiều so với những gì đã từng được thực hiện trước đây.

Ví dụ về dự báo đầu ra và đầu vào từ Pf (màu xanh). Bằng cách sử dụng một chất đánh dấu di chuyển ra phía trước khớp thần kinh chuyển synaptic (nhảy các khớp thần kinh giữa các tế bào thần kinh), nhóm nghiên cứu đã có thể hình dung các hình chiếu di-synaptic của chúng thông qua STN (màu xanh lá cây). Hình ảnh thu được bằng kính hiển vi đồng tiêu của ZEISS.

Yin và cộng sự đưa ra giả thuyết rằng các phép chiếu pf cho STN có thể giúp khởi xướng hành động và góp phần vào các tác động có lợi của STN DBS truyền thống. Khi kích thích có chọn lọc con đường này, chúng ta có thể giảm bớt nhiều triệu chứng bệnh lý đặc trưng của bệnh Parkinson.

Hiện nay, Thăng Long Instruments đang cung cấp các sản phẩm kính hiển vi của Carl Zeiss. Liên hệ tới hotline 0974540000 để biết thêm chi tiết.

Link bài báo: Thalamic projections to the subthalamic nucleus contribute to movement initiation and rescue of parkinsonian symptoms (science.org)

Tìm hiểu thêm về các sản phẩm kính hiển vi zoom và đồng tiêu của ZEISS: zoom microscopy và confocal imaging.