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。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。由于對于實驗精度的要求,有些科學家不僅只想記錄單個神經元的反應,他們還想更確切地知道神經元上哪些樹突和樹突棘參與了某個行為,也就是說他們需要在huoti條件下,對單根樹突以及某些spine進行鈣成像記錄實驗。由于雙光子熒光顯微鏡和GCaMP6基因編碼鈣離子指示劑的發展,現在,對樹突和樹突棘用鈣成像實驗進行記錄也成為了可能。超微顯微鈣成像顯微鏡是研究活動動物神經活動必要儀器。美國光遺傳鈣成像什么價格
CaMPARI,一種能夠兼顧全局和微觀的新型鈣成像技術,包含CaMPARI以及CaMPARI2(第二代)。其原理在于,CaMPARI蛋白在正常狀態下會發出綠色熒光,而如果對這種蛋白同時使用高濃度鈣離子與紫外光處理,它就會不可逆、長久地轉變成另一種能發出紅色熒光的構象,即實現將瞬間的神經元活動變成長久的紅色熒光蛋白表達。研究人員通過轉基因技術將這種新型蛋白導入到實驗動物的神經系統中,然后用度的紫外光照射動物的大腦,通過檢查熒光,找到發紅色熒光的神經元,這些神經元即是在紫外光照射期間活躍的神經元。由于紫外光可以對著整個大腦進行照射,所以理論上,人們可以對全腦進行檢查。浙江熒光鈣成像nVoke2.0雙光子熒光顯微鏡的發展,使在實驗動物處于活動狀態下的鈣成像技術取得了飛速進展。
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雜志上發表了一篇題為AnAmygdalaCircuitMediatesExperience-DependentMomentaryArrestsduringExploration的文章,作者開發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,提供介導經驗依賴性的瞬時停滯行為的BLA神經元群體的jihuo和投射證據,表明BLA-CEA環路可以作為新穎/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境進行安全有效的探索是至關重要的。
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,也可適用于紫外激發的鈣指示劑,且可獲得和單光子共聚焦系統類似的空間分辨率。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據的校正、控制等多種影響因素,可獲得可靠的圖像及熒光定量數據。鈣成像系統集成自動控制和精確計時的多模式輸入端口。
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。鈣成像技術在神經科學研究中的應用。美國光遺傳鈣成像什么價格
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。美國光遺傳鈣成像什么價格
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di 1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,*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。美國光遺傳鈣成像什么價格
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