在生物有機體,鈣離子產生各種各樣的胞內信號,這些胞內信號幾乎在每種類型的細胞中都存在,且在很多功能方面有重要作用,例如對心肌細胞收縮的控制和從細胞增殖到細胞死亡整個細胞周期的調節(jié)等。在哺乳動物的神經系統(tǒng)中,鈣離子是一類重要的神經元胞內信號分子。在靜息狀態(tài)下,大部分神經元的胞內鈣離子濃度為50-100nM,而當神經元活動的時候,胞內鈣離子濃度能上升10-100倍,增加的鈣離子對于包含有神經遞質的突觸囊泡的胞吐釋放過程必不可少。也就是說神經元的活動與其內部的鈣離子濃度密切相關,神經元在放電的時候會爆發(fā)出一個短暫的鈣離子濃度高峰。神經元鈣成像(calciumimaging)技術的原理就是借助鈣離子濃度與神經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熒光探針(鈣離子指示劑,calciumindicator),將神經元當中的鈣離子濃度通過熒光強度表現(xiàn)出來,從而達到檢測神經元活動的目的。神經方面科學迫切需要一種能夠兼顧全局和微觀的新型鈣成像技術。北京鈣成像口碑好
對于雙光子(2P)鈣成像而言,離焦和近表面熒光激發(fā)是兩個大的深度限制因素,而對于三光子成像這兩個問題大大減小,但是三光子成像由于熒光團的吸收截面比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)的相同強度的熒光信號。功能性三光子顯微鏡比結構性三光子顯微鏡的要求更高,它需要更快速的掃描,以便及時采樣神經元活動;需要更高的脈沖能量,以便在每個像素停留時間內收集足夠的信號。復雜的行為通常涉及到大型的大腦神經網絡,該網絡既具有局部的連接又具有遠程的連接。要想將神經元活動與行為聯(lián)系起來,需要同時監(jiān)控非常龐大且分布guangfan的神經元的活動,大腦中的神經網絡會在幾十毫秒內處理傳入的刺激,要想了解這種快速的神經元動力學,就需要MPM具備對神經元進行快速成像的能力。快速MPM方法可分為單束掃描技術和多束掃描技術南京在體鈣成像價格多少鈣信號在大腦皮層中更能反映神經元的活性,因此神經元鈣信號的檢測對研究大腦皮層功能至關重要。
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)具體的實驗需要進行選擇。同樣,選擇合適的檢測設備也是至關重要的。對于使用CCD/sCMOS相機的成像系統(tǒng)來說,有兩個要求是很基本的:采集速度:根據(jù)不同的應用所需的相機幀速也不同,對于神經細胞來說,一般要求相機速度至少在10fps以上,有些高速應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(特別是藍光激發(fā)時),需要降低激發(fā)光強度。因此相機要在較寬的發(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,并適應不同的染料的光譜發(fā)射特性。
解決鈣成像裝置對核磁成像的干擾:考慮到金屬對核磁成像的影響,研究人員在核磁共振成像的模塊上裝上了鈣成像模塊,該成像模塊所有的金屬元件全部被更換為非導電塑料??紤]到磁場對光纖記錄系統(tǒng)的干擾,減少鈣信號的噪音,將相干光纖激光器與核磁共振放置相鄰不同的房間。解決鈣成像和核磁成像區(qū)域的一致性:在成像過程中,以皮層區(qū)域的血管分布為參照物,以保證鈣成像和核磁成像的區(qū)域基本保持一致。但在實際成像中,鈣離子變化和血氧水平依賴性信號所響應的區(qū)域并不是完全重合。因此研究人員將響應區(qū)域內的信號變化幅度進行均一化,盡量避免因統(tǒng)計閾值引起差異。長時間追蹤相同細胞,進行可重復的科學研究對自由行為動物進行慢性鈣成像研究。
鈣成像的熒光指示劑鈣成像的熒光探針一般均為Ca2螯合劑EGTA,APTRA,BAPTA的衍生物,它們可以結合鈣離子從而顯示一個光譜響應,使研究者可以用熒光顯微鏡來觀察細胞內的自由鈣的濃度。熒光顯微鏡可以使用普通的倒置熒光顯微鏡來進行鈣信號的測定和成像。并可結合電生理設備、活細胞培養(yǎng)裝置等,適用于大強度、廣范圍的鈣信號測定。共聚焦顯微系統(tǒng),共聚焦以激光為光源,且可配備氬離子光源,可以選擇可見光激發(fā)的鈣指示劑,進行層掃,相比普通熒光顯微鏡有更好的空間分辨率。并且共聚焦除了配備大視野掃描鏡更可配置共振掃描振鏡,以滿足更高速成像應用的需求。雙光子顯微系統(tǒng)使用長波長來激發(fā)熒光指示劑,具有較低的細胞毒性,也可適用于紫外激發(fā)的鈣指示劑,且可獲得和單光子共聚焦系統(tǒng)類似的空間分辨率。小結綜上可見,在研究鈣信號時,可結合樣品自身特點來選擇相應的鈣指示劑,并考慮既有的實驗設備,來確定具體的實驗方案。同時還需進一步摸索實驗數(shù)據(jù)的校正、控制等多種影響因素,可獲得可靠的圖像及熒光定量數(shù)據(jù)。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)具體的實驗需要進行選擇。哈爾濱在體鈣成像多少錢
鈣成像技術(calcium imaging)是指利用鈣離子指示劑或指示監(jiān)測組織內鈣離子濃度的方法。北京鈣成像口碑好
鈣成像具有以下幾個優(yōu)勢:1.非侵入性:鈣成像技術可以在活物細胞或組織中進行觀察,無需破壞細胞或組織的完整性,因此是一種非侵入性的技術。2.高時空分辨率:鈣成像技術可以實時觀察細胞內鈣離子的動態(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,揭示細胞內信號傳導的快速過程。3.多樣性:鈣成像技術可以使用不同的熒光探針或基因工程技術,實現(xiàn)對不同類型的細胞或組織進行鈣成像??梢愿鶕?jù)需要選擇適合的探針或方法,擴展應用范圍。4.可定量分析:通過鈣成像技術可以獲得熒光信號的強度,可以進行定量分析,了解鈣離子濃度的變化程度??梢酝ㄟ^比較不同條件下的鈣成像結果,研究因素對鈣離子信號的調控作用。5.可應用于多個領域:鈣成像技術廣泛應用于神經科學、細胞生物學、藥理學等領域??梢匝芯可窠浽顒?、細胞信號傳導、細胞凋亡等生物過程,有助于揭示生物學機制和疾病發(fā)生及發(fā)展的過程。綜上所述,鈣成像技術具有非侵入性、高時空分辨率、多樣性、可定量分析和廣泛應用于多個領域等優(yōu)勢,成為研究細胞內鈣離子動態(tài)變化的重要工具。北京鈣成像口碑好