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來源: 發布時間:2024-12-14

現在有三種在神經元上填充鈣離子指示劑的方法,且都可以用于體內和體外研究。第一種方法是利用玻璃吸管將膜滲透性鹽或葡聚糖形式的指示劑注入單個神經元中。此方法方便實驗者控制單個神經元內的鈣離子指示劑濃度且信噪比較高。第二種是利用“批量加載”的方法將鈣離子指示劑染料負載神經元,觀察對象為一群神經元。盡管此方法可能導致一些膠質細胞也被指示劑所標記,但提高了整體神經元的標記百分比,使研究者得以觀察到一群神經元內動作電位相關性的活動。第三種也較為常用,通過病毒轉染的方式使其基因編碼鈣離子指示劑。(A)單細胞注射法;(B)networkloading法;(C)通過病毒轉染使其基因編碼鈣離子指示劑(expressionofgeneticallyencodedcalciumindicators,GECI)對于鈣離子成像來說,大多數情況下速度很重要。美國超微顯微鈣成像nVoke

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隨著功能光學成像技術的發展,神經學家們已經可以研究腦區和神經元內部的工作情況。功能鈣成像技術就是其中之一,其主要原理是將外源性熒光信號和生理現象耦合起來——通過熒光染料信號的改變反映細胞內游離鈣離子濃度,以此表示細胞的功能狀態。目前它被廣泛應用于實時監測一群相關神經元內鈣離子的變化,從而判斷其功能活動。該技術的出現使得科學家可以親眼目睹神經信號在神經網絡之中時間和空間上的傳遞穿梭。功能光學成像技術的發展使研究腦區和神經元的內部工作成為可能。合肥神經元鈣成像哪里買有了鈣成像技術,原本悄無聲息的神經活動就變成了一幅斑斕閃爍的壯觀影像。

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傳統的寬場熒光顯微鏡由于光散射的影響,只能夠對大腦淺層的神經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展,在體鈣成像技術得到了蓬勃發展。雙光子熒光顯微鏡能夠在進行在體成像的時候實現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,研究神經元突觸后長時程yizhi;觀察小鼠運動皮層神經元在嗅覺選擇任務中刺激相關電位等等。不過,這些實驗還是需要對動物進行麻醉和固定,而神經科學領域很多研究更希望能夠對自由活動的動物進行研究。

可見光激發Ca2+熒光探針:與紫外光激發探針相比,可見光激發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,能夠降低對活細胞的光毒性和樣品自發熒光以及光散射的干擾,且無光譜偏移。較常使用的可見光激發Ca2+熒光探針有Fluo-3,Fluo-4,Rhod-2等,同時他們也都是非比率型指示劑。Fluo-3是較常用的可見光激發Ca2+熒光指示劑之一,是典型的的單波長指示劑,比較大激發波長為506nm,比較大發射波長為526nm。它與Ca2+結合之前幾乎無熒光,結合后熒光會增加60至100倍,從而避免了細胞自身的熒光干擾。實際檢測時推薦使用的激發波長為488nm左右,發射波長為525~530nm(圖3)。Fluo-3可以用在激光共聚焦顯微成像或流式細胞儀中。它還有一個升級版本Fluo-4,在相同Ca2+濃度下信號更強。細胞對鈣離子有一套完備的監控系統以維持鈣的內穩態平衡。

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麻省理工學院和波士頓大學的研究人員近研究使用一種熒光探針,能夠在大腦細胞處于電活動狀態時點亮,可以立即對小鼠大腦中多個神經元的活動進行成像。麻省理工學院的腦科學和認知科學神經技術教授、兼生物工程學教授EdwardBoyden表示,只需要使用簡單的光學顯微鏡,即可實現這項技術。神經科學家可以將大腦內電路的活動進行可視化,并將其與特定行為聯系起來。“如果想研究一種行為或疾病,就需要對神經元群體的活動進行成像,讓這些神經元群網絡中協同工作。”Boyden說。利用特殊的熒光染料或鈣離子指示劑,將神經元中鈣離子濃度的變化通過熒光強度表現出來。浙江細胞鈣離子鈣成像

鈣信號發揮著高度特異性的功能。美國超微顯微鈣成像nVoke

想要對鈣離子的動態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鈣離子濃度水平的變化。根據激發光波長范圍,鈣離子指示劑可以分為可見光激發和紫外光激發,而根據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Ca2+熒光探針、可見光激發Ca2+熒光探針、轉基因Ca2+指示劑。美國超微顯微鈣成像nVoke

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