傳統(tǒng)的寬場熒光顯微鏡由于光散射的影響,只能夠?qū)Υ竽X淺層的神經(jīng)元或在離體組織上進行成像,共聚焦顯微鏡由于光損傷較大,一般也只用于離體鈣成像。隨著熒光顯微鏡技術的迅速發(fā)展,在體鈣成像技術得到了蓬勃發(fā)展。雙光子熒光顯微鏡能夠在進行活動動物成像的時候?qū)崿F(xiàn)高分辨率和高信噪比。例如,用雙光子顯微鏡對海馬樹突棘的鈣離子信號進行成像,研究神經(jīng)元突觸后長時程yizhi(Wangetal.,2000);觀察活動小鼠運動皮層神經(jīng)元在嗅覺選擇任務中刺激相關電位(Komiyamaetal.,2010)等等。不過,這些實驗還是需要對動物進行麻醉和固定,而神經(jīng)科學領域很多研究更希望能夠?qū)ψ杂苫顒拥膭游镞M行研究?,F(xiàn)在鈣成像技術使用的鈣離子指示劑主要有化學性鈣離子指示劑和基因編碼鈣離子指示劑。北京熒光鈣成像多少錢
哥倫比亞大學ZuckermanMind大腦行為研究所的RuiM.Costa課題組于2020年10月7日在Cell雜志上發(fā)表了一篇題為AnAmygdalaCircuitMediatesExperience-DependentMomentaryArrestsduringExploration的文章,作者開發(fā)一種用于研究小鼠探索活動中瞬時停滯行為機制的新型實驗,通過行為分析、環(huán)路映射、滔博生物-Inscopix自由活動鈣成像顯微鏡結合光遺傳學手段,提供介導經(jīng)驗依賴性的瞬時停滯行為的BLA神經(jīng)元群體的jihuo和投射證據(jù),表明BLA-CEA環(huán)路可以作為新穎/熟悉情境的檢測器和效應器,用于基于空間位置的熟悉程度來生成自定進度的行為停滯,這一響應對于動物對未知環(huán)境進行安全有效的探索是至關重要的。光遺傳鈣成像grain lens通過鈣成像技術檢測活動動物記錄神經(jīng)元的活動。
眾所周知,只有游離鈣才具有生物學活性,而細胞質(zhì)內(nèi)鈣離子濃度由鈣離子的內(nèi)外流平衡所決定,同時也受鈣結合蛋白的影響。細胞外鈣離子內(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度表現(xiàn)出來,以反映神經(jīng)元活性。該方法可以同時觀察多個功能或位置相關的腦細胞。
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。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。
鈣成像技術在許多領域都有廣泛的應用,以下是一些常見的應用場景:1.神經(jīng)科學研究:鈣成像技術被廣泛應用于研究神經(jīng)元活動和神經(jīng)網(wǎng)絡的功能。可以觀察神經(jīng)元的鈣離子動態(tài)變化,揭示神經(jīng)元的興奮性和抑制性活動,研究神經(jīng)網(wǎng)絡的連接和信息傳遞。2.細胞信號傳導研究:鈣離子在細胞內(nèi)起著重要的信號傳導作用。鈣成像技術可以用于研究細胞內(nèi)鈣離子的濃度變化,揭示細胞信號傳導的機制和調(diào)控過程。3.細胞凋亡研究:鈣離子在細胞凋亡過程中扮演重要角色。鈣成像技術可以用于觀察細胞內(nèi)鈣離子的變化,研究細胞凋亡的啟動和執(zhí)行過程。4.藥理學研究:鈣成像技術可以用于評估藥物對細胞內(nèi)鈣離子濃度的影響??梢匝芯克幬锏淖饔脵C制、藥物的劑量效應關系等。5.疾病研究:鈣成像技術可以應用于研究與鈣離子信號傳導相關的疾病,如神經(jīng)退行性疾病、心血管疾病等??梢越沂炯膊“l(fā)生及發(fā)展的機制,為疾病的診斷和診療提供依據(jù)??傊}成像技術在神經(jīng)科學、細胞生物學、藥理學和疾病研究等領域都有廣泛的應用,可以幫助揭示生物過程的機制和疾病的發(fā)生及發(fā)展過程。鈣成像技術(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。光遺傳鈣成像grain lens
鈣信號發(fā)揮著高度特異性的功能。北京熒光鈣成像多少錢
想要對鈣離子的動態(tài)變化進行有效的檢測,鈣離子指示劑的選擇顯得尤為重要。鈣離子熒光指示劑在未結合鈣離子前幾乎無熒光,與鈣離子結合后,熒光強度明顯增強。利用這一原理,可以通過指示劑的信號強弱來觀察細胞內(nèi)鈣離子濃度水平的變化。根據(jù)激發(fā)光波長范圍,鈣離子指示劑可以分為可見光激發(fā)和紫外光激發(fā),而根據(jù)其工作原理又可以分為比率和非比率型。常見的鈣離子指示劑有,紫外光激發(fā)Ca2+熒光探針、可見光激發(fā)Ca2+熒光探針、轉基因Ca2+指示劑。北京熒光鈣成像多少錢