对于双光子(2P)钙成像而言,离焦和近表面荧光激发是两个大的深度限制因素,而对于三光子成像这两个问题大大减小,但是三光子成像由于荧光团的吸收截面比2P要小得多,所以需要更高数量级的脉冲能量才能获得与2P激发的相同强度的荧光信号。功能性三光子显微镜比结构性三光子显微镜的要求更高,它需要更快速的扫描,以便及时采样神经元活动;需要更高的脉冲能量,以便在每个像素停留时间内收集足够的信号。复杂的行为通常涉及到大型的大脑神经网络,该网络既具有局部的连接又具有远程的连接。要想将神经元活动与行为联系起来,需要同时监控非常庞大且分布guangfan的神经元的活动,大脑中的神经网络会在几十毫秒内处理传入的刺激,要想了解这种快速的神经元动力学,就需要MPM具备对神经元进行快速成像的能力。快速MPM方法可分为单束扫描技术和多束扫描技术可以对深部脑区、皮层区域等大部分脑区进行钙成像使用钙离子指示蛋白。哈尔滨细胞钙离子钙成像inscopix
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)深圳荧光钙成像价位钙成像技术在神经科学研究中的应用。
钙成像技术(calciumimaging)是指利用钙离子指示剂监测组织内钙离子浓度的方法。在神经系统研究方面,在在体(invivo)或者离体(invitro)实验中,钙成像技术被广泛应用于同时监测成百上千个神经元内钙离子的变化,从而检测神经元的活动情况)。有了钙成像技术,原本悄无声息的神经活动就变成了一幅斑斓闪烁的壮观影像,科学家终于可以亲眼看着神经信号在神经网络之中往来穿梭。因此,这种技术一出现,就受到了全世界神经科学家们的追捧,至今依然是人们观测神经活动直接的手段。
解决钙成像装置对核磁成像的干扰:考虑到金属对核磁成像的影响,研究人员在核磁共振成像的模块上装上了钙成像模块,该成像模块所有的金属元件全部被更换为非导电塑料。考虑到磁场对光纤记录系统的干扰,减少钙信号的噪音,将相干光纤激光器与核磁共振放置相邻不同的房间。解决钙成像和核磁成像区域的一致性:在成像过程中,以皮层区域的血管分布为参照物,以保证钙成像和核磁成像的区域基本保持一致。但在实际成像中,钙离子变化和血氧水平依赖性信号所响应的区域并不是完全重合。因此研究人员将响应区域内的信号变化幅度进行均一化,尽量避免因统计阈值引起差异。利用钙离子指示剂检测组织或细胞内钙离子浓度,进而反应组织或细胞内某些活动或反应。
霍华德休斯顿医学研究所(HHMI)ScottSternson课题组研究了影响这种源源不断的食欲的神经机制。他们通过使用Inscopix小显微镜观察小鼠脑干区域的神经元,发现贪念美食的小鼠可能是因为特殊的大脑区域对美食和奶茶比其他小鼠更加敏感。本能会驱使我们在感到饥饿和干渴的时候寻找食物,在找到食物或水时通过眼睛看、鼻子闻、嘴巴尝等方式来感受和决定要不要吃,吃到一定程度产生满足感(或是吃了还想吃的不满足感)。因此,要把大脑中汇集的关于吃喝的各类信号分清楚,并找出控制不同吃喝行为的神经环路无疑是很有挑战的任务。ScottSternson博士的研究团队在小鼠大脑中寻找饥饿和干渴神经环路共存的脑区。他们注意到,脑干的蓝斑区(locuscoeruleus)附近有一群谷氨酸能神经元(被称为periLC神经元),参与进食和饮水的行为,是饿和渴的汇聚点。为了研究这些神经细胞的功能,研究小组开发了一种技术,可以让小鼠在自由活动的同时,通过Inscopix自由活动钙成像显微镜观察记录脑干中periLC神经元的活动。这项研究的作者龚蓉博士表示,解决这个技术是此项研究的关键。钙成像系统在自由行为动物上对钙离子动态进行单细胞分辨率级别的持久成像。深圳荧光钙成像价位
通过钙成像技术检测活动动物记录神经元的活动。哈尔滨细胞钙离子钙成像inscopix
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,以此表示细胞的功能状态。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。功能光学成像技术的发展使研究脑区和神经元的内部工作成为可能。哈尔滨细胞钙离子钙成像inscopix