利用鈣成像技術記錄大腦活動。隨著功能光學成像技術的發展,神經學家們已經可以研究腦區和神經元內部的工作情況。功能鈣成像技術就是其中之一,其主要原理是將外源性熒光信號和生理現象耦合起來——通過熒光染料信號的改變反映細胞內游離鈣離子濃度,以此daibiao細胞的功能狀態。目前它被廣泛應用于實時監測一群相關神經元內鈣離子的變化,從而判斷其功能活動。該技術的出現使得科學家可以親眼目睹神經信號在神經網絡之中時間和空間上的傳遞穿梭。鈣離子是哺乳動物神經細胞內的重要信使。江蘇inscopix鈣成像nVista3.0
傳統的寬場熒光顯微鏡由于光散射的影響,只能夠對大腦淺層的神經元或在離體組織上進行成像,共聚焦顯微鏡由于光損傷較大,一般也只用于離體鈣成像。隨著熒光顯微鏡技術的迅速發展,在體鈣成像技術得到了蓬勃發展。雙光子熒光顯微鏡能夠在進行在體成像的時候實現高分辨率和高信噪比。例如,用雙光子顯微鏡對海馬樹突棘的鈣離子信號進行成像,研究神經元突觸后長時程yizhi;觀察小鼠運動皮層神經元在嗅覺選擇任務中刺激相關電位等等。不過,這些實驗還是需要對動物進行麻醉和固定,而神經科學領域很多研究更希望能夠對自由活動的動物進行研究。江蘇神經元鈣成像哪個好鈣成像技術(calcium imaging)是指利用鈣離子指示劑或指示監測組織內鈣離子濃度的方法。
紫外光激發Ca2+熒光探針:Fura-2和Indo-1都是紫外光激發的雙波長Ca2+熒光指示劑,也是目前較常用的比率型鈣離子熒光探針。與其他代的熒光指示劑相比,它們的熒光信號更強,對Ca2+的選擇性也更強。比率指示劑會在與Ca2+結合后會改變吸收/發射特性。以雙波長激發指示劑Fura-2為例。如圖2所示,低Ca2+濃度下,Fura-2在~380nm處激發,高Ca2+濃度下,在~340nm處激發。光譜由兩個峰組成:左側較短波長的吸收峰隨Ca2+濃度的增加而增大,右側較長波長的吸收峰隨Ca2+濃度的增加而減小。通過340/380nm交替激發,獲取在510nm處對應的發射光熒光強度的比率,就可以對Ca2+濃度進行定量的測量。因為Fura-2結果準確,且不易被漂白,所以得到了普遍使用。
在生物有機體,鈣離子產生各種各樣的胞內信號,這些胞內信號幾乎在每種類型的細胞中都存在,且在很多功能方面有重要作用,例如對心肌細胞收縮的控制和從細胞增殖到細胞死亡整個細胞周期的調節等。在哺乳動物的神經系統中,鈣離子是一類重要的神經元胞內信號分子。在靜息狀態下,大部分神經元的胞內鈣離子濃度為50-100nM,而當神經元活動的時候,胞內鈣離子濃度能上升10-100倍,增加的鈣離子對于包含有神經遞質的突觸囊泡的胞吐釋放過程必不可少。也就是說神經元的活動與其內部的鈣離子濃度密切相關,神經元在放電的時候會爆發出一個短暫的鈣離子濃度高峰。神經元鈣成像(calciumimaging)技術的原理就是借助鈣離子濃度與神經元活動之間的嚴格對應關系,利用特殊的熒光染料或者蛋白質熒光探針(鈣離子指示劑,calciumindicator),將神經元當中的鈣離子濃度通過熒光強度表現出來,從而達到檢測神經元活動的目的。想要同時觀察軸突和樹突的鈣離子信號,大視野是很重要的。
單光子顯微技術是較成熟的熒光顯微技術,但由于其使用的激發光波長較短,成像深度有限;能量較大,會造成對熒光物質的漂白,光毒性嚴重。激光共焦掃描顯微鏡由于共焦顯微鏡的孔徑很小,實現樣本三維成像要逐點掃描,成像速度慢,對樣本損害大,很難用于長時間活細胞成像。而寬場顯微鏡能夠很好地實現實時動態成像,光漂白小,因而較早應用于活細胞內的實時檢測,但寬場顯微鏡由于離焦信號的干擾,難以實現多維成像。Derrick想重點介紹一下較為常用的觀察設備——雙光子熒光顯微鏡(Two-PhotonLaser-ScanningMicroscopy)。雙光子顯微成像技術是近些年發展起來的結合了共聚焦激光掃描顯微鏡和雙光子激發技術的一種新型非線性光學成像方法,采用長波激發,能對組織進行深層次成像。常用的比較好激發波長大多位于800-900nm,而水、血液和固有組織發色團對這個波段的光吸收率低,此外散射的激發光子不能激發樣品,因此背景第,光損傷小,適用于在體檢測。雙光子熒光成像技術能準確定位細胞內置入的微電極位置,從而觀察胞體、樹突甚至單個樹突棘的活性。研究者可完整的觀察神經組織的分辨熒光圖像,甚至可以分辨神經細胞單個樹突棘中的鈣分布。雙光子熒光顯微鏡能夠在進行活動動物成像的時候實現高分辨率和高信噪比。重慶鈣成像多少錢
小鼠頭戴式微型顯微鏡為后續清醒動物腦功能鈣成像研究提供了一套可靠的顯微成像系統。江蘇inscopix鈣成像nVista3.0
與傳統的單光子寬視野熒光顯微鏡相比,多光子顯微鏡(MPM)具有光學切片和深層成像等功能,這兩個優勢極大地促進了研究者們對于完整在體大腦深處神經的了解與認識。2019年,JeromeLecoq等人從大腦深處的神經元成像、大量神經元成像、高速神經元成像這三個方面論述了相關的MPM技術。想要將神經元活動與復雜行為聯系起來,通常需要對大腦皮質深層的神經元進行成像,這就要求MPM具有深層成像的能力。激發和發射光會被生物組織高度散射和吸收是限制MPM成像深度的主要因素,雖然可以通過增加激光強度來解決散射問題,但這會帶來其他問題,例如燒壞樣品、離焦和近表面熒光激發。增加MPM成像深度比較好的方法是用更長的波長作為激發光。江蘇inscopix鈣成像nVista3.0