細胞內(nèi)鈣離子作為重要的信號分子其作用具有時間性和空間性。當diyi個細胞興奮時,產(chǎn)生了一個電沖動,此時,細胞外的鈣離子流入該細胞內(nèi),促使這個細胞分泌神經(jīng)遞質,神經(jīng)遞質與相鄰的下一級神經(jīng)細胞膜上的蛋白分子結合,促使這一級神經(jīng)細胞產(chǎn)生新的電沖動。以此類推,神經(jīng)信號便一級一級地傳遞下去,從而構成復雜的信號體系,*終形成了學習、記憶等大腦的高級功能。在哺乳動物神經(jīng)系統(tǒng)中,鈣離子同樣扮演著重要的信號分子的角色。鈣信號在神經(jīng)元功能調(diào)控及信息傳遞方面發(fā)揮著重要作用。美國神經(jīng)細胞鈣成像nVista3.0
鈣離子在很多生理活動中都發(fā)揮著重要作用,除了在肌肉細胞收縮中扮演著重要角色,鈣離子也是神經(jīng)元活動的重要“風向標”之一:當神經(jīng)元膜電位發(fā)生去極化,產(chǎn)生的動作電位傳導到神經(jīng)元軸突末梢時,細胞膜上的電壓門控鈣離子通道打開,大量鈣離子內(nèi)流,包含神經(jīng)遞質的囊泡由突觸前膜釋放至后膜,下游神經(jīng)元就得以接受到上游的信號。因此,鈣離子成像可以追蹤神經(jīng)元動作電位,從而幫助我們了解神經(jīng)元集群的活動,可以用于感知覺,學習記憶,社會性行為等各種各樣的研究中。南京在體鈣成像口碑好通過鈣成像技術發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元的活動與其內(nèi)部的鈣離子濃度密切相關。
單光子顯微技術是*成熟的熒光顯微技術,但由于單光子顯微技術使用的激發(fā)光波長較短,成像深度比較有限;能量比較大,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(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實驗。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。
鈣成像技術(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。在神經(jīng)系統(tǒng)研究方面,在在體(invivo)或者離體(invitro)實驗中,鈣成像技術被廣泛應用于同時監(jiān)測成百上千個神經(jīng)元內(nèi)鈣離子的變化,從而檢測神經(jīng)元的活動情況)。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,科學家終于可以親眼看著神經(jīng)信號在神經(jīng)網(wǎng)絡之中往來穿梭。因此,這種技術一出現(xiàn),就受到了全世界神經(jīng)科學家們的追捧,至今依然是人們觀測神經(jīng)活動*為直接的手段。鈣信號在大腦皮層中更能反映神經(jīng)元的活性,因此神經(jīng)元鈣信號的檢測對研究大腦皮層功能至關重要。
神經(jīng)元鈣成像技術離不開鈣離子指示劑的應用,不同類型的指示劑各有其獨特的功能。那么這些指示劑是如何負載細胞的呢?目前有三種在神經(jīng)元上填充鈣離子指示劑的方法,且都可以用于體內(nèi)和體外研究。第一種方法是利用玻璃吸管將膜滲透性鹽或葡聚糖形式的指示劑注入單個神經(jīng)元中。此方法方便實驗者控制單個神經(jīng)元內(nèi)的鈣離子指示劑濃度且信噪比較高。第二種是利用“批量加載”的方法將鈣離子指示劑染料負載神經(jīng)元,觀察對象為一群神經(jīng)元。盡管此方法可能導致一些膠質細胞也被指示劑所標記,但提高了整體神經(jīng)元的標記百分比,使研究者得以觀察到一群神經(jīng)元內(nèi)動作電位相關性的活動。第三種也較為常用,通過病毒轉染的方式使其基因編碼鈣離子指示劑。鈣離子在很多生理活動中都發(fā)揮著重要作用。哈爾濱光遺傳鈣成像價格多少
我們的鈣成像系統(tǒng)集成自動控制和精確計時的多模式輸入端口。美國神經(jīng)細胞鈣成像nVista3.0
解決鈣離子信號和BOLD信號轉換:功能核磁共振成像主要依賴于神經(jīng)元興奮后局部耗氧與血流振幅的不一致,通過測定血氧水平依賴性(BOLD)信號間接反映神經(jīng)元活動。而鈣成像技術則是直接通過鈣離子濃度變化反映神經(jīng)元活動。將這兩種技術聯(lián)用,需要考慮BOLD信號和鈣離子濃度變化之間的轉換。研究人員通過卷積函數(shù)比較好化的將鈣離子信號轉換為BOLD信號,實現(xiàn)這兩者之間比較大的關聯(lián)。研究人員利用鈣離子指示劑工具小鼠發(fā)現(xiàn)在低頻刺激下(0.009–0.08赫茲),小鼠皮層鈣離子活動變化與BOLD信號的一致性比較好。此外,鈣離子活動變化與BOLD功能連接的關聯(lián)存在區(qū)域的依賴性:鈣離子和BOLD連接強度相關性在桶狀皮層與同側半球內(nèi)的腦區(qū)呈正相關關系(同步化),但與對側半球內(nèi)的腦區(qū)呈負相關。這種區(qū)域功能依賴性表明BOLD的連接來自于不同細胞群的協(xié)同神經(jīng)活動。美國神經(jīng)細胞鈣成像nVista3.0
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