鈣離子成像系統(tǒng):傳統(tǒng)的寬場熒光顯微鏡由于光散射的影響,只能夠?qū)Υ竽X淺層的神經(jīng)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(shù)的迅速發(fā)展,在體鈣成像技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展。雙光子熒光顯微鏡能夠在進行成像的時候?qū)崿F(xiàn)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(jīng)元突觸后長時程控制(Wangetal.,2000);觀察小鼠運動皮層神經(jīng)元在嗅覺選擇任務(wù)中刺激相關(guān)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(jīng)科學(xué)領(lǐng)域很多研究更希望能夠?qū)ψ杂苫顒拥膭游镞M行研究。近年來出現(xiàn)了通過植入性的microscope或microlens進行freelymoving動物鈣成像的技術(shù)。如圖6中所示的光纖成像法:使用一端帶有GRINlens的光纖連接顯微鏡和動物大腦,從特定腦區(qū)發(fā)出的熒光信號被光纖收集,然后通過相機成像。動物頭部只需植入GRINlens,方便活動,而且可以同時植入多個lens來觀察不同的腦區(qū)之間的聯(lián)系和相互作用。不過這種成像方法的視野較小,分辨率也比較差。鈣離子也是神經(jīng)元活動的重要“風(fēng)向標”之一。浙江光遺傳鈣成像哪里買
鈣離子在很多生理性的活動中都發(fā)揮著重要作用,除了在肌肉細胞收縮中扮演著重要角色,鈣離子也是神經(jīng)元活動的重要“風(fēng)向標”之一:當(dāng)神經(jīng)元膜電位發(fā)生去極化,產(chǎn)生的動作電位傳導(dǎo)到神經(jīng)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(nèi)流,包含神經(jīng)遞質(zhì)的囊泡由突觸前膜釋放至后膜,下游神經(jīng)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(jīng)元動作電位,從而幫助我們了解神經(jīng)元集群的活動,可以用于感知覺,學(xué)習(xí)記憶,社會性行為等各種各樣的研究中。重慶神經(jīng)細胞鈣成像口碑好長時間追蹤相同細胞,進行可重復(fù)的科學(xué)研究對自由行為動物進行慢性鈣成像研究。
紫外光激發(fā)Ca2+熒光探針:Fura-2和Indo-1都是紫外光激發(fā)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(jié)合后會改變吸收/發(fā)射特性。以雙波長激發(fā)指示劑Fura-2為例。如圖2所示,低Ca2+濃度下,F(xiàn)ura-2在~380nm處激發(fā),高Ca2+濃度下,在~340nm處激發(fā)。光譜由兩個峰組成:左側(cè)較短波長的吸收峰隨Ca2+濃度的增加而增大,右側(cè)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(fā),獲取在510nm處對應(yīng)的發(fā)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(jié)果準確,且不易被漂白,所以得到了普遍使用。
對新環(huán)境的探索確保了生存和進化的適應(yīng)性,這是通過根據(jù)經(jīng)驗動態(tài)變化的探索性回合和逮捕來表達的。因此,調(diào)節(jié)探索性行為的神經(jīng)環(huán)路應(yīng)該參與經(jīng)驗的整合,并利用它來選擇適當(dāng)?shù)男袨檩敵?。通過空間探索分析,研究人員發(fā)現(xiàn)在之前動物被逮捕的地點,瞬間逮捕數(shù)隨著經(jīng)驗的增加而增加。在自由探索的小鼠身上進行的Inscopix鈣成像顯示,基底外側(cè)杏仁核中有一個遺傳和投射定義的神經(jīng)元群,在自我控制的行為停止期間是活躍的。這個合集是以經(jīng)驗依賴的方式響應(yīng)的,對這些神經(jīng)元的nVoke閉環(huán)光遺傳操作表明,它們在探索過程中驅(qū)動經(jīng)驗依賴的逮捕是充分和必要的。投影特異性成像和光遺傳學(xué)實驗顯示,這些yizhi是由投射到**杏仁核的基底外側(cè)杏仁核神經(jīng)元影響的,揭示了杏仁核環(huán)路,該回路介導(dǎo)了熟悉部位的短暫阻止,但不影響回避或焦慮/恐懼樣行為。近年來出現(xiàn)了通過植入性的顯微鏡或透鏡進行活動動物鈣成像的技術(shù)。
利用鈣成像技術(shù)記錄大腦活動。隨著功能光學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展,神經(jīng)學(xué)家們已經(jīng)可以研究腦區(qū)和神經(jīng)元內(nèi)部的工作情況。功能鈣成像技術(shù)就是其中之一,其主要原理是將外源性熒光信號和生理現(xiàn)象耦合起來——通過熒光染料信號的改變反映細胞內(nèi)游離鈣離子濃度,以此daibiao細胞的功能狀態(tài)。目前它被廣泛應(yīng)用于實時監(jiān)測一群相關(guān)神經(jīng)元內(nèi)鈣離子的變化,從而判斷其功能活動。該技術(shù)的出現(xiàn)使得科學(xué)家可以親眼目睹神經(jīng)信號在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中時間和空間上的傳遞穿梭。對于鈣離子成像來說,大多數(shù)情況下速度很重要。哈爾濱在體鈣成像哪里有
鈣成像技術(shù)的不斷進步,使得人們對神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域有了進一步的拓展。浙江光遺傳鈣成像哪里買
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(fā)光光照后產(chǎn)生的氧化物質(zhì)與蛋白質(zhì)、核酸和脂肪等發(fā)生反應(yīng),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(chǎn)生,主要決定于熒光團的光化學(xué)性質(zhì)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(zhì)所激發(fā)出來的熒光強度隨著時間推移逐步減弱乃至消失的現(xiàn)象。熒光成像的質(zhì)量很大程度上依賴于熒光信號強度,提高激發(fā)光強度固然可以提高信號強度,但激發(fā)光的強度不是可以無限提高的,當(dāng)激發(fā)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(fā)態(tài)分子,這就是光漂白現(xiàn)象。在顯微技術(shù)中,光漂白使得觀測變得很復(fù)雜,因為它會造成破壞,使螢光團無法繼續(xù)放光,從而干擾實驗結(jié)果。浙江光遺傳鈣成像哪里買