在神經系統研究中,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元的高水平串擾,導致信噪比降低。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,這些均嚴重影響對神經元活動反應的精細成像。因而,在單光子熒光成像的基礎上,研究團隊在細胞核中表達遺傳編碼的鈣指示劑,從而消除神經纖維信號。但與經典的胞質鈣成像相比,鈣進入細胞核的要求降低了這種成像的時間精度。用標準行為測定法進行成像和行為實驗的時間同步可進行深部腦區鈣成像。寧波inscopix鈣成像供應商
大家都知道,只有游離鈣才具有生物學活性,而細胞質內鈣離子濃度由鈣離子的內外流平衡所決定,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元中鈣離子濃度的變化通過熒光強度表現出來,以反映神經元活性。該方法可以同時觀察多個功能或位置相關的腦細胞。深圳動物神經元鈣成像grain lens鈣離子成像可以追蹤神經元動作電位。
對于成像和長時間成像,較重要的是要保證細胞的正常生長。熒光團受激發光光照后產生的氧化物質與蛋白質、核酸和脂肪等發生反應,熒光信號降低的同時(光致退色)也降低了細胞壽命(光線損傷)。在光照過程中氧化劑的產生,主要決定于熒光團的光化學性質和光照劑量,因此減少光照劑量成為解決上述問題的途徑之一。光漂白(Photobleaching)指在光的照射下熒光物質所激發出來的熒光強度隨著時間推移逐步減弱乃至消失的現象。熒光成像的質量很大程度上依賴于熒光信號強度,提高激發光強度固然可以提高信號強度,但激發光的強度不是可以無限提高的,當激發光的強度超過一定限度時,光吸收就趨于飽和,并不可逆地破壞激發態分子,這就是光漂白現象。在顯微技術中,光漂白使得觀測變得很復雜,因為它會造成破壞,使螢光團無法繼續放光,從而干擾實驗結果。
霍華德休斯頓醫學研究所(HHMI)ScottSternson課題組研究了影響這種源源不斷的食欲的神經機制。他們通過使用Inscopix小顯微鏡觀察小鼠腦干區域的神經元,發現貪念美食的小鼠可能是因為特殊的大腦區域對美食和奶茶比其他小鼠更加敏感。本能會驅使我們在感到饑餓和干渴的時候尋找食物,在找到食物或水時通過眼睛看、鼻子聞、嘴巴嘗等方式來感受和決定要不要吃,吃到一定程度產生滿足感(或是吃了還想吃的不滿足感)。因此,要把大腦中匯集的關于吃喝的各類信號分清楚,并找出控制不同吃喝行為的神經環路無疑是很有挑戰的任務。ScottSternson博士的研究團隊在小鼠大腦中尋找饑餓和干渴神經環路共存的腦區。他們注意到,腦干的藍斑區(locuscoeruleus)附近有一群谷氨酸能神經元(被稱為periLC神經元),參與進食和飲水的行為,是餓和渴的匯聚點。為了研究這些神經細胞的功能,研究小組開發了一種技術,可以讓小鼠在自由活動的同時,通過Inscopix自由活動鈣成像顯微鏡觀察記錄腦干中periLC神經元的活動。這項研究的作者龔蓉博士表示,解決這個技術是此項研究的關鍵。傳統鈣成像實驗要求成像的光路極為穩定。
與傳統的單光子寬視野熒光顯微鏡相比,多光子顯微鏡(MPM)具有光學切片和深層成像等功能,這兩個優勢極大地促進了研究者們對于完整在體大腦深處神經的了解與認識。2019年,JeromeLecoq等人從大腦深處的神經元成像、大量神經元成像、高速神經元成像這三個方面論述了相關的MPM技術。想要將神經元活動與復雜行為聯系起來,通常需要對大腦皮質深層的神經元進行成像,這就要求MPM具有深層成像的能力。激發和發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。增加MPM成像深度比較好的方法是用更長的波長作為激發光。小鼠頭戴式微型顯微鏡為后續清醒動物腦功能鈣成像研究提供了一套可靠的顯微成像系統。inscopix鈣成像哪里買
功能性多神經元鈣成像是一種通過記錄神經元內Ca2+信號變化,監測大量神經元動作電位的光學記錄技術。寧波inscopix鈣成像供應商
單光子顯微技術是相對成熟的熒光顯微技術,但由于單光子顯微技術使用的激發光波長較短,成像深度比較有限;能量比較大,會造成對熒光物質的漂白,光毒性嚴重。激光共焦掃描顯微鏡由于共焦顯微鏡的孔徑很小,實現樣本三維成像要逐點掃描,成像速度慢,對樣本損害大,很難用于長時間活細胞成像實驗。而寬場顯微鏡能夠很好地實現實時動態成像,光漂白小,因而較早應用于活細胞內的實時檢測,但寬場顯微鏡由于離焦信號的干擾,難以實現多維成像。寧波inscopix鈣成像供應商