双光子荧光显微镜(Two-PhotonLaser-ScanningMicroscopy)。双光子显微成像技术是近些年发展起来的结合了共聚焦激光扫描显微镜和双光子激发技术的一种新型非线性光学成像方法,采用长波激发,能对组织进行深层次成像。常用的比较好激发波长大多位于800-900nm,而水、血液和固有组织发色团对这个波段的光吸收率低,此外散射的激发光子不能激发样品,因此背景第,光损伤小,适用于在体检测。双光子荧光成像技术能准确定位细胞内置入的微电极位置,从而观察胞体、树突甚至单个树突棘的活性。研究者可完整的观察神经组织的gaofen辨荧光图像,甚至可以分辨神经细胞单个树突棘中的钙分布。清醒动物脑功能钙成像的微型显微镜的研究在不断实践中。动物神经元钙成像口碑好
解决钙离子信号和BOLD信号转换:功能核磁共振成像主要依赖于神经元兴奋后局部耗氧与血流振幅的不一致,通过测定血氧水平依赖性(BOLD)信号间接反映神经元活动。而钙成像技术则是直接通过钙离子浓度变化反映神经元活动。将这两种技术联用,需要考虑BOLD信号和钙离子浓度变化之间的转换。研究人员通过卷积函数比较好化的将钙离子信号转换为BOLD信号,实现这两者之间比较大的关联。研究人员利用钙离子指示剂工具小鼠发现在低频刺激下(0.009–0.08赫兹),小鼠皮层钙离子活动变化与BOLD信号的一致性比较好。此外,钙离子活动变化与BOLD功能连接的关联存在区域的依赖性:钙离子和BOLD连接强度相关性在桶状皮层与同侧半球内的脑区呈正相关关系(同步化),但与对侧半球内的脑区呈负相关。这种区域功能依赖性表明BOLD的连接来自于不同细胞群的协同神经活动。北京inscopix钙成像参考价细胞对钙离子有一套完备的监控系统以维持钙的内稳态平衡。
众所周知,只有游离钙才具有生物学活性,而细胞质内钙离子浓度由钙离子的内外流平衡所决定,同时也受钙结合蛋白的影响。细胞外钙离子内流的方式有很多种,其中包括电压门控钙离子通道、离子型谷氨酰胺受体、烟碱型胆碱能受体(nAChR)和瞬时受体电位C型通道(TRPC)等。神经元钙成像的原理就是利用特殊的荧光染料或钙离子指示剂将神经元中钙离子浓度的变化通过荧光强度表现出来,以反映神经元活性。该方法可以同时观察多个功能或位置相关的脑细胞。
多种钙离子指示剂和钙成像手段的存在使研究人员能够根据具体的实验需要进行选择。同样,选择合适的检测设备也是至关重要的。对于使用CCD/sCMOS相机的成像系统来说,有两个要求是很基本的:采集速度:根据不同的应用所需的相机帧速也不同,对于神经细胞来说,一般要求相机速度至少在10fps以上,有些高速应用场景可能需要几百甚至上千Hz的帧速。灵敏度:为了尽可能降低光漂白和其他副作用(特别是蓝光激发时),需要降低激发光强度。因此相机要在较宽的发射光波长范围上具有高灵敏度,才能检测到弱光条件下的信号,并适应不同的染料的光谱发射特性。通过钙成像技术发现当神经元活动的时候,胞内钙离子浓度能上升 10 - 100 倍。
不论采用哪一类钙离子指示剂,总体上成像记录过程是非常类似的。包含钙离子指示剂的细胞可以通过荧光显微镜(fluorescencemicroscope)观测,然后通过CCD摄像机捕捉、记录图像。现在钙成像技术主要在以下几类神经科学研究方面有广泛应用:1.记录培养的神经元的活动。2.记录脑片上神经元的活动。记录神经元的活动。由于离体实验本身的限制,现在越来越多的神经方面科学家倾向于做在体钙成像实验,希望能得到更准确且更能反应生理状况的数据。得益于双光子荧光显微镜的发展,现在在实验动物处于huoti状态下的钙成像技术取得了飞速进展。4.记录神经元树突和树突棘(spine)的活动。由于对于实验精度的要求,有些科学家不仅只想记录单个神经元的反应,他们还想更确切地知道神经元上哪些树突和树突棘参与了某个行为,也就是说他们需要在huoti条件下,对单根树突以及某些spine进行钙成像记录实验。由于双光子荧光显微镜和GCaMP6基因编码钙离子指示剂的发展,现在,对树突和树突棘用钙成像实验进行记录也成为了可能。随着荧光显微镜技术的迅速发展,在体钙成像技术得到了蓬勃发展。北京神经元钙成像grain lens
钙离子成像可以用于感知觉,学习记忆,社会性行为等各种各样的研究中。动物神经元钙成像口碑好
紫外光激发Ca2+荧光探针:Fura-2和Indo-1都是紫外光激发的双波长Ca2+荧光指示剂,也是目前较常用的比率型钙离子荧光探针。与其他代的荧光指示剂相比,它们的荧光信号更强,对Ca2+的选择性也更强。比率指示剂会在与Ca2+结合后会改变吸收/发射特性。以双波长激发指示剂Fura-2为例。如图2所示,低Ca2+浓度下,Fura-2在~380nm处激发,高Ca2+浓度下,在~340nm处激发。光谱由两个峰组成:左侧较短波长的吸收峰随Ca2+浓度的增加而增大,右侧较长波长的吸收峰随Ca2+浓度的增加而减小。通过340/380nm交替激发,获取在510nm处对应的发射光荧光强度的比率,就可以对Ca2+浓度进行定量的测量。因为Fura-2结果准确,且不易被漂白,所以得到了普遍使用。动物神经元钙成像口碑好