鈣離子通過參與多種細胞內信號傳導途徑來調控絕大多數類型神經元的功能。由于鈣離子信號在已知的細胞器結構中發揮其特定的功能，鈣離子成像顯得尤為重要。在神經系統中，由于神經元的多樣性，導致鈣離子功能也多樣化。在突觸前膜，鈣內流激發貯存神經遞質的神經小泡向胞外釋放；在突觸后膜，樹突棘內鈣水平瞬間升高，介導了突觸可塑性；在細胞核內，鈣信號能夠調控基因轉錄。現在常使用的鈣離子指示劑有化學性鈣離子指示劑（ChemicalIndicators）和基因編碼鈣離子指示劑（GeneticallyEncodedIndicators）兩類。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...

鈣離子成像系統：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控制(Wangetal.,2000)；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(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。近年來出現了通...

指示劑是如何負載細胞，目前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，但明顯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。對鈣離子的功能研究中，鈣指示劑是必不可少的工具。浙江鈣成像目前可用的指示劑較多，根據熒光...

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。考慮到磁場對光纖記錄系統的干擾，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域的一致性：在成像過程中，以皮層區域的血管分布為參照物，以保證鈣成像和核磁成像的區域基本保持一致。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域并不是完全重合。因此研究人員將響應區域內的信號變化幅度進行均一化，盡量避免因統計閾值引起差異。專業的鈣成像顯微鏡使得鈣成像變的直接。合肥細胞鈣離子鈣成像動物行為學雙光子熒...

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。功能鈣成像技術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。熒光顯微鈣成像什么價格CaMPARI，一種能夠兼顧全局和微觀的...

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胞可以通過熒光顯微鏡(fluorescencemicroscope)觀測，然后通過CCD攝像機捕捉、記錄圖像。現在鈣成像技術主要在以下幾類神經科學研究方面有廣泛應用：1.記錄培養的神經元的活動。2.記錄腦片上神經元的活動。3.huoti記錄神經元的活動。由于離體實驗本身的限制，現在越來越多的神經方面科學家傾向于做在體鈣成像實驗，希望能得到更準確且更能反應生理狀況的數據。得益于雙光子熒光顯微鏡的發展，現在在實驗動物處于huoti狀態下的鈣成像技術取得了飛速進展。4.記錄神經元樹突和樹突棘（spine）的活動。由于對于...

目前可用的指示劑較多，根據熒光光譜、與鈣離子親和力及其化學特性的不同大致分為化學性鈣離子指示劑和基因編碼鈣離子指示劑。前者指可特異性與鈣離子結合的小分子，常用的有fura-2、indo-1等；而后者主要指來源于綠色熒光蛋白GFP及其變異體的蛋白質，可與鈣調蛋白和肌球蛋白輕鏈激酶M13域結合，常用的有GCaMP、TN-XXL等，其中GCaMP5G和GCaMP6被廣泛應用于在體鈣成像研究中。生物熒光蛋白：Aequorin是水母熒光素（coelenterazine）通過硫酸酯鍵或過氧化鍵緊緊連到脫輔水母發光蛋白上形成的，遇到鈣離子就發出470nm藍光，可以作為鈣離子的檢測試劑；化學鈣離子指示劑：Fu...

目前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（expres...

通過篩選天然與人工合成的融合體，在小鼠與斑馬魚幼蟲身上成功得到以為靶點的致密神經回路報告，報告顯示來自神經纖維的偽信號明顯減少，信噪比增加，神經元之間的偽影相關性降低。這些結果均說明GCaMP6f和GCaMP7f的細胞體靶向變體（Soma-GCaMP6f，Soma-GCaMP7f）對提高單光子熒光成像技術的精細性起到著重要作用。這種胞體靶向突變體對提高神經信號標記的精細性是否具有組織特異性或物種特異性呢？研究團隊針對這一問題，分別在小鼠不同腦區以及斑馬魚幼魚的整胚轉染和斑馬魚不同發育時期的信號采集等方面進行研究。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...

哺乳動物進入睡眠后神經元活動發生了戲劇性的變化，覺醒的神經元活動被認為會增加睡眠需求。其他腦細胞(膠質細胞)在自然睡眠-覺醒周期中的變化以及它們在睡眠調節中的作用相對來說還沒有被研究過。華盛頓州立大學ElsonS.Floyd醫學院生物醫學系的MarcosG.Frank研究團隊于2020年9月24日在CurrentBiology上發表論文“ARoleforAstroglialCalciuminMammalianSleepandSleepRegulation”，通過使用滔博生物-Inscopix自由活動鈣成像顯微鏡發現額葉皮層的星形膠質細胞鈣濃度隨睡眠和清醒而變化，會在睡眠剝奪后改變，并調節睡眠需...

nVista神經元超微鈣成像系統是可以在自由活動的動物上進行大范圍的動態熒光成像的設備。通過nVist，您可以視覺化細胞活動，同步行為學，以及長期追蹤神經環路的活動。nVista被應用于全球的研究機構中，產生了影響力的大數據庫。主要特征：利用GCamp鈣離子探針進行成像功能完整的數據采集軟件，實現對焦，調焦，行為同步化單細胞分辨率下，可同時捕獲成百上千神經元活動長時間追蹤細胞，追蹤時間可長達數月電子對焦，保證視野范圍的恒定自由動物行為學：可運用標準行為學測量方法，行為操作箱，迷宮，曠場等可進行皮層，深部核團，以及腦干，中腦等區域的成像記錄動物無需進行適應性訓練鈣離子成像+自由活動行為學1.錨定...

使用MPM對神經元進行鈣成像時，通過隨機訪問掃描—即激光束在整個視場上的任意選定點上進行快速掃描—可以只掃描感興趣的神經元，這樣不僅避免掃描到任何未標記的神經纖維，還可以優化激光束的掃描時間。隨機訪問掃描可以通過聲光偏轉器（AOD）來實現，其原理是將具有一個射頻信號的壓電傳感器粘在合適的晶體上，所產生的聲波引起周期性的折射率光柵，激光束通過光柵時發生衍射。通過射頻電信號調控聲波的強度和頻率從而可以改變衍射光的強度和方向，這樣使用1個AOD就可以實現一維橫向的任意點掃描，利用1對AOD，結合其他軸向掃描技術可實現3D的隨機訪問掃描。但是該技術對樣本的運動很敏感，易出現運動偽影。目前，快速光柵掃描...

細胞內鈣離子作為重要的信號分子其作用具有時間性和空間性。當個細胞興奮時，產生了一個電沖動，此時，細胞外的鈣離子流入該細胞內，促使該細胞分泌神經遞質，神經遞質與相鄰的下一級神經細胞膜上的蛋白分子結合，促使這一級神經細胞產生新的電沖動。以此類推，神經信號便一級一級地傳遞下去，從而構成復雜的信號體系，較終形成學習、記憶等大腦的高級功能。在哺乳動物神經系統中，鈣離子同樣扮演著重要的信號分子的角色。靜息狀態下大部分神經元細胞內鈣離子濃度約為50-100nM，而細胞興奮時鈣離子濃度能瞬間上升10-100倍，增加的鈣離子對于突觸囊泡胞吐釋放神經遞質的過程必不可少。眾所周知，只有游離鈣才具有生物學活性，而細胞...

鈣離子在很多生理活動中都發揮著重要作用，除了在肌肉細胞收縮中扮演著重要的角色，鈣離子也是神經元活動的重要“風向標”之一：當神經元膜電位發生去極化，產生的動作電位傳導到神經元軸突末梢時，細胞膜上的電壓門控鈣離子通道打開，大量鈣離子內流，包含神經遞質的囊泡由突觸前膜釋放至后膜，下游神經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元動作電位，從而幫助我們了解神經元集群的活動，可以用于感知覺，學習記憶，社會性行為等各種各樣的研究中。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。動物神經元鈣成像單光子顯微技術是較成熟的熒光顯微技術，但由于其使用的激發光波長較...

鈣離子通過參與多種細胞內信號傳導途徑來調控絕大多數類型神經元的功能。由于鈣離子信號在已知的細胞器結構中發揮其特定的功能，鈣離子成像顯得尤為重要。在神經系統中，由于神經元的多樣性，導致鈣離子功能也多樣化。在突觸前膜，鈣內流激發貯存神經遞質的神經小泡向胞外釋放；在突觸后膜，樹突棘內鈣水平瞬間升高，介導了突觸可塑性；在細胞核內，鈣信號能夠調控基因轉錄。現在常使用的鈣離子指示劑有化學性鈣離子指示劑（ChemicalIndicators）和基因編碼鈣離子指示劑（GeneticallyEncodedIndicators）兩類。鈣成像系統在自由行為動物上對鈣離子動態進行單細胞分辨率級別的持久成像。上海動物神...

細胞內鈣離子作為重要的信號分子其作用具有時間性和空間性。當個細胞興奮時，產生了一個電沖動，此時，細胞外的鈣離子流入該細胞內，促使該細胞分泌神經遞質，神經遞質與相鄰的下一級神經細胞膜上的蛋白分子結合，促使這一級神經細胞產生新的電沖動。以此類推，神經信號便一級一級地傳遞下去，從而構成復雜的信號體系，較終形成學習、記憶等大腦的高級功能。在哺乳動物神經系統中，鈣離子同樣扮演著重要的信號分子的角色。靜息狀態下大部分神經元細胞內鈣離子濃度約為50-100nM，而細胞興奮時鈣離子濃度能瞬間上升10-100倍，增加的鈣離子對于突觸囊泡胞吐釋放神經遞質的過程必不可少。眾所周知，只有游離鈣才具有生物學活性，而細胞...

指示劑是如何負載細胞，目前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，但明顯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。鈣成像技術（calcium imaging）是指利用鈣離子指示劑或指示監測組織內鈣離子濃...

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，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。雙光子顯微系統使用長波長來激發熒光指示劑，具有較低的細胞毒性，...

利用鈣成像技術記錄大腦活動，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。鈣信號在神經元功能調控及信息傳遞方面發揮著重要作用。合肥熒光鈣成像動物行為學包含鈣離子指示劑的細胞可以通過熒光顯微鏡(fluorescencemicroscope)觀測，然后通過CCD攝像機捕...

神經元鈣成像技術離不開鈣離子指示劑的應用，不同類型的指示劑各有其獨特的功能。那么這些指示劑是如何負載細胞的呢？目前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。鈣成...

鈣成像具有以下幾個優勢：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，實現對不同類型的細胞或組織進行鈣成像。可以根據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。可以通過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...

紫外光激發Ca2+熒光探針Fura-2和Indo-1都是紫外光激發的雙波長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，對Ca2+的選擇性也更強。比率指示劑會在與Ca2+結合后會改變吸收/發射特性。以雙波長激發指示劑Fura-2為例。如圖2所示，低Ca2+濃度下，Fura-2在~380nm處激發，高Ca2+濃度下，在~340nm處激發。光譜由兩個峰組成：左側較短波長的吸收峰隨Ca2+濃度的增加而增大，右側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，獲取在510nm處對應的發射光熒光強度的比率，就可以對Ca...

單光子顯微技術是較成熟的熒光顯微技術，但由于其使用的激發光波長較短，成像深度有限；能量較大,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。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。Derrick想重點介紹一下較為常用的觀察設備——雙光子熒光顯微鏡（Two-PhotonLaser-ScanningMicroscopy）。雙光子顯微成像技術是近些年發展起來的結合了共聚焦激光掃描顯微鏡和雙光子激發...

對于雙光子（2P）鈣成像而言，離焦和近表面熒光激發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，所以需要更高數量級的脈沖能量才能獲得與2P激發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系起來，需要同時監控非常龐大且分布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...

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等。在哺乳動物的神經系統中，鈣離子是一類重要的神經元胞內信號分子。在靜息狀態下，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...

哺乳動物進入睡眠后神經元活動發生了戲劇性的變化，覺醒的神經元活動被認為會增加睡眠需求。其他腦細胞(膠質細胞)在自然睡眠-覺醒周期中的變化以及它們在睡眠調節中的作用相對來說還沒有被研究過。華盛頓州立大學ElsonS.Floyd醫學院生物醫學系的MarcosG.Frank研究團隊于2020年9月24日在CurrentBiology上發表論文“ARoleforAstroglialCalciuminMammalianSleepandSleepRegulation”，通過使用滔博生物-Inscopix自由活動鈣成像顯微鏡發現額葉皮層的星形膠質細胞鈣濃度隨睡眠和清醒而變化，會在睡眠剝奪后改變，并調節睡眠需...

雙光子熒光顯微鏡（Two-PhotonLaser-ScanningMicroscopy）。雙光子顯微成像技術是近些年發展起來的結合了共聚焦激光掃描顯微鏡和雙光子激發技術的一種新型非線性光學成像方法,采用長波激發，能對組織進行深層次成像。常用的比較好激發波長大多位于800-900nm，而水、血液和固有組織發色團對這個波段的光吸收率低，此外散射的激發光子不能激發樣品，因此背景第，光損傷小，適用于在體檢測。雙光子熒光成像技術能準確定位細胞內置入的微電極位置，從而觀察胞體、樹突甚至單個樹突棘的活性。研究者可完整的觀察神經組織的gaofen辨熒光圖像,甚至可以分辨神經細胞單個樹突棘中的鈣分布。近年來出現...

鈣成像技術通常使用熒光染料或報告基因來標記細胞中的鈣離子。當細胞受到外界刺激時，鈣離子會進入細胞內，導致熒光染料或報告基因發出光信號。通過觀察光信號的強度和分布，可以推斷出鈣離子的濃度和分布情況。鈣成像技術具有以下優點：高靈敏度：可以檢測到細胞內微小的鈣離子濃度變化。實時性：可以實時記錄鈣離子濃度的變化過程。空間分辨率高：可以清晰地觀察到鈣離子在細胞內的分布情況。無創性：可以通過huo體成像技術觀察動物體內的鈣離子變化情況。可重復性：可以對同一群體細胞進行多次成像，以評估不同處理或刺激的影響。總之，鈣成像技術是一種強大的生物醫學研究工具，可以幫助科學家們更好地了解細胞生理和病理狀態，為疾病診斷...

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，它的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，通過這個變化來daibiao細胞的功能狀態。目前這種技術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。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。浙江熒光鈣成像哪個好使用MPM對神經元進行鈣成像時，通過隨機訪問掃描—即激光束在整個視場上的任意選定點上進行快速掃描—可以...

使用MPM對神經元進行鈣成像時，通過隨機訪問掃描—即激光束在整個視場上的任意選定點上進行快速掃描—可以只掃描感興趣的神經元，這樣不僅避免掃描到任何未標記的神經纖維，還可以優化激光束的掃描時間。隨機訪問掃描可以通過聲光偏轉器（AOD）來實現，其原理是將具有一個射頻信號的壓電傳感器粘在合適的晶體上，所產生的聲波引起周期性的折射率光柵，激光束通過光柵時發生衍射。通過射頻電信號調控聲波的強度和頻率從而可以改變衍射光的強度和方向，這樣使用1個AOD就可以實現一維橫向的任意點掃描，利用1對AOD，結合其他軸向掃描技術可實現3D的隨機訪問掃描。但是該技術對樣本的運動很敏感，易出現運動偽影。目前，快速光柵掃描...