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(jī)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn),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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)進(jìn)行記錄也成為了可能。近年來出現(xiàn)了通過植入性的顯微鏡或透鏡進(jìn)行活動動物鈣成像的技術(shù)。西安熒光鈣成像哪里買
單光子顯微技術(shù)是相對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,成像深度比較有限;能量比較大,會造成對熒光物質(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,很難用于長時間活細(xì)胞成像實(shí)驗(yàn)。而寬場顯微鏡能夠很好地實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(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。上海動物神經(jīng)元鈣成像大概費(fèi)用鈣成像技術(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。
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(jī)捕捉、記錄圖像。現(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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn),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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)進(jìn)行記錄也成為了可能。
紫外光激發(fā)Ca2+熒光探針:Fura-2和Indo-1都是紫外光激發(fā)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(qiáng),對Ca2+的選擇性也更強(qiáng)。比率指示劑會在與Ca2+結(jié)合后會改變吸收/發(fā)射特性。以雙波長激發(fā)指示劑Fura-2為例。如圖2所示,低Ca2+濃度下,F(xiàn)ura-2在~380nm處激發(fā),高Ca2+濃度下,在~340nm處激發(fā)。光譜由兩個峰組成:左側(cè)較短波長的吸收峰隨Ca2+濃度的增加而增大,右側(cè)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(fā),獲取在510nm處對應(yīng)的發(fā)射光熒光強(qiáng)度的比率,就可以對Ca2+濃度進(jìn)行定量的測量。因?yàn)镕ura-2結(jié)果準(zhǔn)確,且不易被漂白,所以得到了普遍使用。超微顯微鈣成像顯微鏡是研究活動動物神經(jīng)活動必要儀器。
麻省理工學(xué)院和波士頓大學(xué)的研究人員近研究使用一種熒光探針,能夠在大腦細(xì)胞處于電活動狀態(tài)時點(diǎn)亮,可以立即對小鼠大腦中多個神經(jīng)元的活動進(jìn)行成像。麻省理工學(xué)院的腦科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)神經(jīng)技術(shù)教授、兼生物工程學(xué)教授EdwardBoyden表示,只需要使用簡單的光學(xué)顯微鏡,即可實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)。神經(jīng)科學(xué)家可以將大腦內(nèi)電路的活動進(jìn)行可視化,并將其與特定行為聯(lián)系起來?!叭绻胙芯恳环N行為或疾病,就需要對神經(jīng)元群體的活動進(jìn)行成像,讓這些神經(jīng)元群網(wǎng)絡(luò)中協(xié)同工作。”Boyden說。神經(jīng)元鈣成像的原理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。北京鈣成像nVoke2.0
鈣離子在很多生理活動中都發(fā)揮著重要作用。西安熒光鈣成像哪里買
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(xì)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(fēng)向標(biāo)”之一:當(dāng)神經(jīng)元膜電位發(fā)生去極化,產(chǎn)生的動作電位傳導(dǎo)到神經(jīng)元軸突末梢時,細(xì)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(zhì)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(xué)習(xí)記憶,社會性行為等各種各樣的研究中西安熒光鈣成像哪里買