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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。鈣成像技術在神經科學研究中的應用。西安細胞鈣離子鈣成像nVoke
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活動動物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(Wangetal.,2000);觀察活動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。美國超微顯微鈣成像哪里有鈣成像技術一出現,就受到了全世界神經科學家們的追捧。
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diyi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,促使這個細胞分泌神經遞質,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,*終形成了學習、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。
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Ca2+濃度進行定量的測量。因為Fura-2結果準確,且不易被漂白,所以得到了普遍使用。傳統的鈣成像技術受限于顯微鏡的視野,只能對很小的一片區域進行記錄。
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。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具體的實驗需要進行選擇。寧波光遺傳鈣成像價位
現在鈣成像技術使用的鈣離子指示劑主要有化學性鈣離子指示劑和基因編碼鈣離子指示劑。西安細胞鈣離子鈣成像nVoke
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。西安細胞鈣離子鈣成像nVoke
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