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。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,采集活動信號時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間精度。鈣成像技術(shù)(calcium imaging)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。浙江神經(jīng)細(xì)胞鈣成像代理
不論采用哪一類鈣離子指示劑,總體上成像記錄過程是非常類似的。包含鈣離子指示劑的細(xì)胞可以通過熒光顯微鏡(fluorescencemicroscope)觀測,然后通過CCD攝像機捕捉、記錄圖像?,F(xiàn)在鈣成像技術(shù)主要在以下幾類神經(jīng)科學(xué)研究方面有廣泛應(yīng)用:1.記錄培養(yǎng)的神經(jīng)元的活動。2.記錄腦片上神經(jīng)元的活動。記錄神經(jīng)元的活動。由于離體實驗本身的限制,現(xiàn)在越來越多的神經(jīng)方面科學(xué)家傾向于做在體鈣成像實驗,希望能得到更準(zhǔn)確且更能反應(yīng)生理狀況的數(shù)據(jù)。得益于雙光子熒光顯微鏡的發(fā)展,現(xiàn)在在實驗動物處于huoti狀態(tài)下的鈣成像技術(shù)取得了飛速進(jìn)展。4.記錄神經(jīng)元樹突和樹突棘(spine)的活動。由于對于實驗精度的要求,有些科學(xué)家不僅只想記錄單個神經(jīng)元的反應(yīng),他們還想更確切地知道神經(jīng)元上哪些樹突和樹突棘參與了某個行為,也就是說他們需要在huoti條件下,對單根樹突以及某些spine進(jìn)行鈣成像記錄實驗。由于雙光子熒光顯微鏡和GCaMP6基因編碼鈣離子指示劑的發(fā)展,現(xiàn)在,對樹突和樹突棘用鈣成像實驗進(jìn)行記錄也成為了可能。細(xì)胞鈣離子鈣成像口碑好功能性多神經(jīng)元鈣成像是一種通過記錄神經(jīng)元內(nèi)Ca2+信號變化,監(jiān)測大量神經(jīng)元動作電位的光學(xué)記錄技術(shù)。
可見光激發(fā)Ca2+熒光探針與紫外光激發(fā)探針相比,可見光激發(fā)Ca2+探針具有更強的染料吸收性能,對Ca2+變化水平檢測敏感度也更高,能夠降低對活細(xì)胞的光毒性和樣品自發(fā)熒光以及光散射的干擾,且無光譜偏移。常使用的可見光激發(fā)Ca2+熒光探針有Fluo-3,F(xiàn)luo-4,Rhod-2等,同時他們也都是非比率型指示劑。Fluo-3是常用的可見光激發(fā)Ca2+熒光指示劑之一,是典型的的單波長指示劑,比較大激發(fā)波長為506nm,比較大發(fā)射波長為526nm。它與Ca2+結(jié)合之前幾乎無熒光,結(jié)合后熒光會增加60至100倍,從而避免了細(xì)胞自身的熒光干擾。實際檢測時推薦使用的激發(fā)波長為488nm左右,發(fā)射波長為525~530nm。Fluo-3可以用在激光共聚焦顯微成像或流式細(xì)胞儀中。它還有一個升級版本Fluo-4,在相同Ca2+濃度下信號更強。
鈣成像具有以下幾個優(yōu)勢:1.非侵入性:鈣成像技術(shù)可以在活物細(xì)胞或組織中進(jìn)行觀察,無需破壞細(xì)胞或組織的完整性,因此是一種非侵入性的技術(shù)。2.高時空分辨率:鈣成像技術(shù)可以實時觀察細(xì)胞內(nèi)鈣離子的動態(tài)變化,具有較高的時空分辨率。可以捕捉到鈣離子濃度的瞬時變化,揭示細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)的快速過程。3.多樣性:鈣成像技術(shù)可以使用不同的熒光探針或基因工程技術(shù),實現(xiàn)對不同類型的細(xì)胞或組織進(jìn)行鈣成像??梢愿鶕?jù)需要選擇適合的探針或方法,擴展應(yīng)用范圍。4.可定量分析:通過鈣成像技術(shù)可以獲得熒光信號的強度,可以進(jìn)行定量分析,了解鈣離子濃度的變化程度。可以通過比較不同條件下的鈣成像結(jié)果,研究因素對鈣離子信號的調(diào)控作用。5.可應(yīng)用于多個領(lǐng)域:鈣成像技術(shù)廣泛應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、藥理學(xué)等領(lǐng)域??梢匝芯可窠?jīng)元活動、細(xì)胞信號傳導(dǎo)、細(xì)胞凋亡等生物過程,有助于揭示生物學(xué)機制和疾病發(fā)生及發(fā)展的過程。綜上所述,鈣成像技術(shù)具有非侵入性、高時空分辨率、多樣性、可定量分析和廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域等優(yōu)勢,成為研究細(xì)胞內(nèi)鈣離子動態(tài)變化的重要工具。傳統(tǒng)的鈣成像技術(shù)受限于顯微鏡的視野,只能對很小的一片區(qū)域進(jìn)行記錄。
在生物有機體,鈣離子產(chǎn)生各種各樣的胞內(nèi)信號,這些胞內(nèi)信號幾乎在每種類型的細(xì)胞中都存在,且在很多功能方面有重要作用,例如對心肌細(xì)胞收縮的控制和從細(xì)胞增殖到細(xì)胞死亡整個細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)等。在哺乳動物的神經(jīng)系統(tǒng)中,鈣離子是一類重要的神經(jīng)元胞內(nèi)信號分子。在靜息狀態(tài)下,大部分神經(jīng)元的胞內(nèi)鈣離子濃度為50-100nM,而當(dāng)神經(jīng)元活動的時候,胞內(nèi)鈣離子濃度能上升10-100倍,增加的鈣離子對于包含有神經(jīng)遞質(zhì)的突觸囊泡的胞吐釋放過程必不可少。也就是說神經(jīng)元的活動與其內(nèi)部的鈣離子濃度密切相關(guān),神經(jīng)元在放電的時候會爆發(fā)出一個短暫的鈣離子濃度高峰。神經(jīng)元鈣成像(calciumimaging)技術(shù)的原理就是借助鈣離子濃度與神經(jīng)元活動之間的嚴(yán)格對應(yīng)關(guān)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,calciumindicator),將神經(jīng)元當(dāng)中的鈣離子濃度通過熒光強度表現(xiàn)出來,從而達(dá)到檢測神經(jīng)元活動的目的。對鈣離子的功能研究中,鈣指示劑是必不可少的工具。西安細(xì)胞鈣離子鈣成像口碑好
細(xì)胞內(nèi)鈣成像技術(shù)是通過向細(xì)胞內(nèi)載入鈣指示劑。浙江神經(jīng)細(xì)胞鈣成像代理
與傳統(tǒng)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(xué)切片和深層成像等功能,這兩個優(yōu)勢極大地促進(jìn)了研究者們對于完整在體大腦深處神經(jīng)的了解與認(rèn)識。2019年,JeromeLecoq等人從大腦深處的神經(jīng)元成像、大量神經(jīng)元成像、高速神經(jīng)元成像這三個方面論述了相關(guān)的MPM技術(shù)。想要將神經(jīng)元活動與復(fù)雜行為聯(lián)系起來,通常需要對大腦皮質(zhì)深層的神經(jīng)元進(jìn)行成像,這就要求MPM具有深層成像的能力。激發(fā)和發(fā)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(fā)。增加MPM成像深度比較好的方法是用更長的波長作為激發(fā)光。浙江神經(jīng)細(xì)胞鈣成像代理