细胞内钙离子作为重要的信号分子其作用具有时间性和空间性。当神经细胞兴奋时,会产生一个电冲动,在此时,细胞外的钙离子回流入该细胞内,促使这个细胞分泌神经递质,神经递质与相邻的下一级神经细胞膜上的蛋白分子相结合,促使这个一级神经细胞产生新的电冲动。以此类推,神经信号便一级一级地传递下去,从而构成复杂的信号体系,形成了学习、记忆等大脑的高级功能。在哺乳动物神经系统中,钙离子同样扮演着重要的信号分子的角色。进行钙测定必须借助外界的某种可视化物质作为它的标志物。浙江钙成像nVista
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。西安荧光钙成像大概费用通过钙成像技术发现神经元的活动与其内部的钙离子浓度密切相关。
科学家利用钙成像技术记录大脑活动。随着功能光学成像技术的发展,神经学家们已经可以研究脑区和神经元内部的工作情况。功能钙成像技术就是其中之一,其主要原理是将外源性荧光信号和生理现象耦合起来——通过荧光染料信号的改变反映细胞内游离钙离子浓度,以此daibiao细胞的功能状态。目前它被广泛应用于实时监测一群相关神经元内钙离子的变化,从而判断其功能活动。该技术的出现使得科学家可以亲眼目睹神经信号在神经网络之中时间和空间上的传递穿梭。
现在有三种在神经元上填充钙离子指示剂的方法,且都可以用于体内和体外研究。第一种方法是利用玻璃吸管将膜渗透性盐或葡聚糖形式的指示剂注入单个神经元中。此方法方便实验者控制单个神经元内的钙离子指示剂浓度且信噪比较高。第二种是利用“批量加载”的方法将钙离子指示剂染料负载神经元,观察对象为一群神经元。尽管此方法可能导致一些胶质细胞也被指示剂所标记,但提高了整体神经元的标记百分比,使研究者得以观察到一群神经元内动作电位相关性的活动。第三种也较为常用,通过病毒转染的方式使其基因编码钙离子指示剂。(A)单细胞注射法;(B)networkloading法;(C)通过病毒转染使其基因编码钙离子指示剂(expressionofgeneticallyencodedcalciumindicators,GECI)超微显微钙成像显微镜是研究活动动物神经活动必要仪器。
目前可用的指示剂较多,根据荧光光谱、与钙离子亲和力及其化学特性的不同大致分为化学性钙离子指示剂和基因编码钙离子指示剂。前者指可特异性与钙离子结合的小分子,常用的有fura-2、indo-1等;而后者主要指来源于绿色荧光蛋白GFP及其变异体的蛋白质,可与钙调蛋白和肌球蛋白轻链激酶M13域结合,常用的有GCaMP、TN-XXL等,其中GCaMP5G和GCaMP6被广泛应用于在体钙成像研究中。生物荧光蛋白:Aequorin是水母荧光素(coelenterazine)通过硫酸酯键或过氧化键紧紧连到脱辅水母发光蛋白上形成的,遇到钙离子就发出470nm蓝光,可以作为钙离子的检测试剂;化学钙离子指示剂:Fura-2可在紫外光下被jihuo且发射出505-520nm光;基于FRET的基因编码的钙指示剂;单个荧光基因编码的钙指示剂。双光子荧光显微镜能够在进行活动动物成像的时候实现高分辨率和高信噪比。深圳inscopix钙成像价位
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。浙江钙成像nVista
哺乳动物进入睡眠后神经元活动发生了戏剧性的变化,觉醒的神经元活动被认为会增加睡眠需求。其他脑细胞(胶质细胞)在自然睡眠-觉醒周期中的变化以及它们在睡眠调节中的作用相对来说还没有被研究过。华盛顿州立大学ElsonS.Floyd医学院生物医学系的MarcosG.Frank研究团队于2020年9月24日在CurrentBiology上发表论文“ARoleforAstroglialCalciuminMammalianSleepandSleepRegulation”,通过使用滔博生物-Inscopix自由活动钙成像显微镜发现额叶皮层的星形胶质细胞钙浓度随睡眠和清醒而变化,会在睡眠剥夺后改变,并调节睡眠需求。浙江钙成像nVista