$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Elektroacupunctuur, een moderne aanpassing van traditionele acupunctuur waarbij gecontroleerde elektrische stromen worden toegepast via naalden bij specifieke acupunten, wordt erkend als het moduleren van neurale circuits die betrokken zijn bij pijnbehandeling, motorische controle en autonome functies. Men denkt dat de effecten complexe signaalcascades omvatten die worden geïnitieerd door perifere sensorische zenuwactivatie (voornamelijk Aδ- en C-vezels), wat leidt tot de afgifte van neurotransmitters (bijv. opioïden, serotonine, GABA) en daaropvolgende modulatie op wervelkolom-, hersenstam- en corticale niveaus 1,2. Belangrijke betrokken structuren zijn onder andere somatosensorische cortices. Binnen de S1-cortex, die tactiele en nociceptieve informatie verwerkt, beïnvloedt EA waarschijnlijk zowel lokale remmende-exciterende evenwichten als langeafstandsconnectiviteit 3,4. De precieze temporele sequentie van activatie/inhibitie tussen verschillende neuronale populaties (bijv. piramideneuronen, interneuronen) en lagen binnen S1 tijdens en direct na EA-stimulatie blijft echter grotendeels onbekend vanwege de eerder genoemde methodologische beperkingen 5,6. Het begrijpen van deze real-time dynamiek is cruciaal voor het optimaliseren van EA-parameters en het voorspellen van therapeutische uitkomsten.
Traditionele methoden voor het onderzoeken van de neuromodulerende effecten van EA (elektroacupunctuur) op corticale circuits, zoals gedragsstudies en post-mortem analyses, bieden waardevolle inzichten, maar kunnen geen realtime neurale activiteit vastleggen met een hoge ruimtelijke resolutie 7,8. Om deze beperkingen te overwinnen, komt in vivo twee-foton calciumbeeldvorming naar voren als een krachtig alternatief, waardoor directe visualisatie van neurale ensembledynamiek tijdens stimulatie 8,9 mogelijk is. Deze techniek biedt ongeëvenaarde voordelen voor chronische longitudinale studies, waardoor onderzoekers met cellulaire resolutie de snelle en verspreide activiteit over corticale lagen bij wakkere, gedragende dieren kunnen observeren. In tegenstelling tot acute elektrofysiologie, die een hoge temporele resolutie maar beperkte ruimtelijke dekking biedt, faciliteert tweefotonenbeeldvorming grootschalige monitoring van honderden tot duizenden neuronen gelijktijdig binnen een gedefinieerd gezichtsveld 9,10. Bovendien levert twee-foton calciumbeeldvorming in vergelijking met functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI), die uitblinkt in dekking van de hele hersenen maar werkt op langzamere temporele schalen en geen cellulaire specificiteit heeft, een fijnmazige detectie van activiteit uit specifieke neuronale populaties op een tijdschaal die relevant is voor synaptische en circuitniveauprocessen11,12. Daardoor is twee-fotonbeeldvorming uniek gepositioneerd om een cruciale kloof te overbruggen in ons begrip van hoe perifere EA-stimuli worden vertaald naar ruimtelijk temporeel precieze corticale activatiepatronen, met name in gebieden zoals de primaire somatosensorische cortex (S1). Als het primaire knooppunt voor somatosensorische verwerking (inclusief signalen van acupunten), en aangezien EA zijn activiteit robuust moduleert, vormt S1 een strategische toegangspoort voor het bestuderen van corticale circuitdynamiek geïnduceerd door elektroacupunctuur.
Tweefotonlaserscanning microscopie (2PLSM) gecombineerd met genetisch gecodeerde calciumindicatoren (GECI's), zoals GCaMP6, is een revolutionair hulpmiddel voor de neurowetenschap. Het maakt chronische, hoogresolutiebeeldvorming van neurale activiteit in vivo mogelijk met cellulaire en subcellulaire specificiteit13. GECI's fluoresceren in verhouding tot intracellulaire calciumtransienten en dienen als een betrouwbare proxy voor neuronale vuurkracht14. Cruciaal is dat het gebruik van nabij-infrarood excitatielicht in 2PLSM superieure dieptepenetratie (honderden micron) biedt vergeleken met conventionele microscopie, waardoor activiteit in oppervlakkige en zelfs diepere corticale lagen (bijv. L2/3, L4, L5) kan worden gevisualiseerd. De inherente optische doorsnede minimaliseert onscherpe fluorescentie en fotoschade, waardoor het ideaal is voor longitudinale studies over weken of maanden15, 16, 17. Deze technologie vertegenwoordigt een revolutionaire vooruitgang in EA-onderzoek, met het potentieel om ons begrip ervan fundamenteel te transformeren, en biedt het potentieel om de millisecondenschaal dynamiek van honderden tot duizenden individuele neuronen gelijktijdig binnen een bepaald corticaal volume tijdens stimulatie te volgen.