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來源: 發(fā)布時間:2024-09-05

隨著功能光學成像技術的發(fā)展,神經(jīng)學家們已經(jīng)可以研究腦區(qū)和神經(jīng)元內(nèi)部的工作情況。功能鈣成像技術就是其中之一,它的主要原理是將外源性熒光信號和生理現(xiàn)象耦合起來——通過熒光染料信號的改變反映細胞內(nèi)游離鈣離子濃度,通過這個變化來daibiao細胞的功能狀態(tài)。目前這種技術被廣泛應用于實時監(jiān)測一群相關神經(jīng)元內(nèi)鈣離子的變化,從而判斷其功能活動。該技術的出現(xiàn)使得科學家可以親眼目睹神經(jīng)信號在神經(jīng)網(wǎng)絡之中時間和空間上的傳遞穿梭。功能鈣成像技術是將外源性熒光信號和生理現(xiàn)象耦合起來,通過熒光染料信號的改變反映細。美國inscopix鈣成像哪里有

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麻省理工學院和波士頓大學的研究人員近研究使用一種熒光探針,能夠在大腦細胞處于電活動狀態(tài)時點亮,可以立即對小鼠大腦中多個神經(jīng)元的活動進行成像。麻省理工學院的腦科學和認知科學神經(jīng)技術教授、兼生物工程學教授EdwardBoyden表示,只需要使用簡單的光學顯微鏡,即可實現(xiàn)這項技術。神經(jīng)科學家可以將大腦內(nèi)電路的活動進行可視化,并將其與特定行為聯(lián)系起來。“如果想研究一種行為或疾病,就需要對神經(jīng)元群體的活動進行成像,讓這些神經(jīng)元群網(wǎng)絡中協(xié)同工作?!盉oyden說。深圳神經(jīng)元鈣成像inscopix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。

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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(fā)光波長較短,成像深度有限;能量較大,會造成對熒光物質(zhì)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(xiàn)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(xiàn)實時動態(tài)成像,光漂白小,因而較早應用于活細胞內(nèi)的實時檢測,但寬場顯微鏡由于離焦信號的干擾,難以實現(xiàn)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(fā)展起來的結合了共聚焦激光掃描顯微鏡和雙光子激發(fā)技術的一種新型非線性光學成像方法,采用長波激發(fā),能對組織進行深層次成像。常用的比較好激發(fā)波長大多位于800-900nm,而水、血液和固有組織發(fā)色團對這個波段的光吸收率低,此外散射的激發(fā)光子不能激發(fā)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(nèi)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(jīng)組織的分辨熒光圖像,甚至可以分辨神經(jīng)細胞單個樹突棘中的鈣分布。

鈣離子成像技術(Calciumimaging)是指利用鈣離子指示劑監(jiān)測組織內(nèi)鈣離子濃度的方法,常用于神經(jīng)系統(tǒng)的研究,指示神經(jīng)元內(nèi)鈣離子的變化,提示神經(jīng)元活動。其原理在于借助鈣離子濃度與神經(jīng)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(zhì)熒光探針(鈣離子指示劑,<spanlang=EN-US>Calciumindicator),將神經(jīng)元中鈣離子的濃度通過熒光強度表現(xiàn)出來,并被顯微鏡捕捉,從而達到監(jiān)測神經(jīng)元活動的目的。鈣離子在神經(jīng)元功能中起著重要的作用:它們作為細胞內(nèi)的信號可觸發(fā)響應,如改變基因表達和突觸囊泡中神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。由于細胞內(nèi)有離子泵在各種信號刺激下選擇性地運輸這些離子,胞內(nèi)鈣濃度是高度動態(tài)的。鈣成像利用鈣離子流的優(yōu)勢,在活神經(jīng)細胞上直接可視化鈣信號。專業(yè)的鈣成像顯微鏡使得鈣成像變的直接。

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對于成像和長時間成像,較重要的是要保證細胞的正常生長。熒光團受激發(fā)光光照后產(chǎn)生的氧化物質(zhì)與蛋白質(zhì)、核酸和脂肪等發(fā)生反應,熒光信號降低的同時(光致退色)也降低了細胞壽命(光線損傷)。在光照過程中氧化劑的產(chǎn)生,主要決定于熒光團的光化學性質(zhì)和光照劑量,因此減少光照劑量成為解決上述問題的途徑之一。光漂白(Photobleaching)指在光的照射下熒光物質(zhì)所激發(fā)出來的熒光強度隨著時間推移逐步減弱乃至消失的現(xiàn)象。熒光成像的質(zhì)量很大程度上依賴于熒光信號強度,提高激發(fā)光強度固然可以提高信號強度,但激發(fā)光的強度不是可以無限提高的,當激發(fā)光的強度超過一定限度時,光吸收就趨于飽和,并不可逆地破壞激發(fā)態(tài)分子,這就是光漂白現(xiàn)象。在顯微技術中,光漂白使得觀測變得很復雜,因為它會造成破壞,使螢光團無法繼續(xù)放光,從而干擾實驗結果。進行鈣測定必須借助外界的某種可視化物質(zhì)作為它的標志物。合肥光遺傳鈣成像參考價

有了鈣成像技術,原本悄無聲息的神經(jīng)活動就變成了一幅斑斕閃爍的壯觀影像。美國inscopix鈣成像哪里有

目前可用的指示劑較多,根據(jù)熒光光譜、與鈣離子親和力及其化學特性的不同大致分為化學性鈣離子指示劑和基因編碼鈣離子指示劑。前者指可特異性與鈣離子結合的小分子,常用的有fura-2、indo-1等;而后者主要指來源于綠色熒光蛋白GFP及其變異體的蛋白質(zhì),可與鈣調(diào)蛋白和肌球蛋白輕鏈激酶M13域結合,常用的有GCaMP、TN-XXL等,其中GCaMP5G和GCaMP6被廣泛應用于在體鈣成像研究中。生物熒光蛋白:Aequorin是水母熒光素(coelenterazine)通過硫酸酯鍵或過氧化鍵緊緊連到脫輔水母發(fā)光蛋白上形成的,遇到鈣離子就發(fā)出470nm藍光,可以作為鈣離子的檢測試劑;化學鈣離子指示劑:Fura-2可在紫外光下被jihuo且發(fā)射出505-520nm光;基于FRET的基因編碼的鈣指示劑;單個熒光基因編碼的鈣指示劑。美國inscopix鈣成像哪里有