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單光子顯微技術(shù)是較成熟的熒光顯微技術(shù),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(huì)造成對熒光物質(zhì)的漂白,光毒性嚴(yán)重。激光共焦掃描顯微鏡由于共焦顯微鏡的孔徑很小,實(shí)現(xiàn)樣本三維成像要逐點(diǎn)掃描,成像速度慢,對樣本損害大,很難用于長時(shí)間活細(xì)胞成像。而寬場顯微鏡能夠很好地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像,光漂白小,因而較早應(yīng)用于活細(xì)胞內(nèi)的實(shí)時(shí)檢測,但寬場顯微鏡由于離焦信號的干擾,難以實(shí)現(xiàn)多維成像。Derrick想重點(diǎn)介紹一下較為常用的觀察設(shè)備——雙光子熒光顯微鏡(Two-PhotonLaser-ScanningMicroscopy)。雙光子顯微成像技術(shù)是近些年發(fā)展起來的結(jié)合了共聚焦激光掃描顯微鏡和雙光子激發(fā)技術(shù)的一種新型非線性光學(xué)成像方法,采用長波激發(fā),能對組織進(jìn)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(tuán)對這個(gè)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(shù)能準(zhǔn)確定位細(xì)胞內(nèi)置入的微電極位置,從而觀察胞體、樹突甚至單個(gè)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(xì)胞單個(gè)樹突棘中的鈣分布。鈣成像系統(tǒng)在自由行為動(dòng)物上對鈣離子動(dòng)態(tài)進(jìn)行單細(xì)胞分辨率級別的持久成像。西安動(dòng)物神經(jīng)元鈣成像參考價(jià)
單光子顯微技術(shù)是目前*成熟的熒光顯微技術(shù),但由于單光子顯微技術(shù)使用的激發(fā)光波長較短,成像深度有限;能量較大,會(huì)造成對熒光物質(zhì)的漂白,光毒性嚴(yán)重。激光共焦掃描顯微鏡由于共焦顯微鏡的孔徑很小,實(shí)現(xiàn)樣本三維成像要逐點(diǎn)掃描,成像速度慢,對樣本損害大,很難用于長時(shí)間活細(xì)胞成像。而寬場顯微鏡能夠很好地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像,光漂白小,因而較早應(yīng)用于活細(xì)胞內(nèi)的實(shí)時(shí)檢測,但寬場顯微鏡由于離焦信號的干擾,難以實(shí)現(xiàn)多維成像。所以**們也在不斷尋找更合適的成像技術(shù)。重慶熒光鈣成像細(xì)胞對鈣離子有一套完備的監(jiān)控系統(tǒng)以維持鈣的內(nèi)穩(wěn)態(tài)平衡。
在神經(jīng)系統(tǒng)研究中,我們常使用鈣指示劑表征鈣離子濃度變化,以反映神經(jīng)元的活動(dòng)。常見的鈣成像方法有雙光子熒光成像和單光子熒光成像兩種,其中后者是研究腦神經(jīng)活動(dòng)的常用方法。但與雙光子成像相比,單光子成像更易受到來自神經(jīng)元的高水平串?dāng)_,導(dǎo)致信噪比降低。不僅如此,采集活動(dòng)信號時(shí)還易被來自近距離通過的軸突和樹突的信號所污染,造成的非特異性信號,這些均嚴(yán)重影響對神經(jīng)元活動(dòng)反應(yīng)的精細(xì)成像。因而,在單光子熒光成像的基礎(chǔ)上,研究團(tuán)隊(duì)在細(xì)胞核中表達(dá)遺傳編碼的鈣指示劑,從而消除神經(jīng)纖維信號。但與經(jīng)典的胞質(zhì)鈣成像相比,鈣進(jìn)入細(xì)胞核的要求降低了這種成像的時(shí)間精度。
多種鈣離子指示劑和鈣成像手段的存在使研究人員能夠根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行選擇。同樣,選擇合適的檢測設(shè)備也是至關(guān)重要的。對于使用CCD/sCMOS相機(jī)的成像系統(tǒng)來說,有兩個(gè)要求是很基本的:采集速度:根據(jù)不同的應(yīng)用所需的相機(jī)幀速也不同,對于神經(jīng)細(xì)胞來說,一般要求相機(jī)速度至少在10fps以上,有些高速應(yīng)用場景可能需要幾百甚至上千Hz的幀速。靈敏度:為了盡可能降低光漂白和其他副作用(特別是藍(lán)光激發(fā)時(shí)),需要降低激發(fā)光強(qiáng)度。因此相機(jī)要在較寬的發(fā)射光波長范圍上具有高靈敏度,才能檢測到弱光條件下的信號,并適應(yīng)不同的染料的光譜發(fā)射特性。鈣離子在很多生理活動(dòng)中都發(fā)揮著重要作用。
對于雙光子(2P)鈣成像而言,離焦和近表面熒光激發(fā)是兩個(gè)*da的深度限制因素,而對于三光子成像這兩個(gè)問題大大減小,但是三光子成像由于熒光團(tuán)的吸收截面比2P要小得多,所以需要更高數(shù)量級的脈沖能量才能獲得與2P激發(fā)的相同強(qiáng)度的熒光信號。功能性三光子顯微鏡比結(jié)構(gòu)性三光子顯微鏡的要求更高,它需要更快速的掃描,以便及時(shí)采樣神經(jīng)元活動(dòng);需要更高的脈沖能量,以便在每個(gè)像素停留時(shí)間內(nèi)收集足夠的信號。復(fù)雜的行為通常涉及到大型的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)既具有局部的連接又具有遠(yuǎn)程的連接。要想將神經(jīng)元活動(dòng)與行為聯(lián)系起來,需要同時(shí)監(jiān)控非常龐大且分布guangfan的神經(jīng)元的活動(dòng),大腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)在幾十毫秒內(nèi)處理傳入的刺激,要想了解這種快速的神經(jīng)元?jiǎng)恿W(xué),就需要MPM具備對神經(jīng)元進(jìn)行快速成像的能力??焖費(fèi)PM方法可分為單束掃描技術(shù)和多束掃描技術(shù)鈣成像技術(shù)一出現(xiàn),就受到了全世界神經(jīng)科學(xué)家們的追捧。西安細(xì)胞鈣離子鈣成像哪里買
通過鈣成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元的活動(dòng)與其內(nèi)部的鈣離子濃度密切相關(guān)。西安動(dòng)物神經(jīng)元鈣成像參考價(jià)
細(xì)胞內(nèi)鈣離子作為重要的信號分子其作用具有時(shí)間性和空間性。當(dāng)個(gè)細(xì)胞興奮時(shí),產(chǎn)生了一個(gè)電沖動(dòng),此時(shí),細(xì)胞外的鈣離子流入該細(xì)胞內(nèi),促使該細(xì)胞分泌神經(jīng)遞質(zhì),神經(jīng)遞質(zhì)與相鄰的下一級神經(jīng)細(xì)胞膜上的蛋白分子結(jié)合,促使這一級神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生新的電沖動(dòng)。以此類推,神經(jīng)信號便一級一級地傳遞下去,從而構(gòu)成復(fù)雜的信號體系,較終形成學(xué)習(xí)、記憶等大腦的高級功能。在哺乳動(dòng)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。靜息狀態(tài)下大部分神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度約為50-100nM,而細(xì)胞興奮時(shí)鈣離子濃度能瞬間上升10-100倍,增加的鈣離子對于突觸囊泡胞吐釋放神經(jīng)遞質(zhì)的過程必不可少。眾所周知,只有游離鈣才具有生物學(xué)活性,而細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鈣離子濃度由鈣離子的內(nèi)外流平衡所決定,同時(shí)也受鈣結(jié)合蛋白的影響。細(xì)胞外鈣離子內(nèi)流的方式有很多種,其中包括電壓門控鈣離子通道、離子型谷氨酰胺受體、煙堿型膽堿能受體(nAChR)和瞬時(shí)受體電位C型通道(TRPC)等。神經(jīng)元鈣成像的原理就是利用特殊的熒光染料或鈣離子指示劑將神經(jīng)元中鈣離子濃度的變化通過熒光強(qiáng)度表現(xiàn)出來,以反映神經(jīng)元活性。該方法可以同時(shí)觀察多個(gè)功能或位置相關(guān)的腦細(xì)胞。西安動(dòng)物神經(jīng)元鈣成像參考價(jià)
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