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。钙信号在神经元功能调控及信息传递方面发挥着重要作用。哈尔滨钙成像grain lens
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。南京钙成像价格多少钙离子成像可以追踪神经元动作电位。
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。
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。传统的钙成像技术受限于显微镜的视野,只能对很小的一片区域进行记录。
对于成像和长时间成像,较重要的是要保证细胞的正常生长。荧光团受激发光光照后产生的氧化物质与蛋白质、核酸和脂肪等发生反应,荧光信号降低的同时(光致退色)也降低了细胞寿命(光线损伤)。在光照过程中氧化剂的产生,主要决定于荧光团的光化学性质和光照剂量,因此减少光照剂量成为解决上述问题的途径之一。光漂白(Photobleaching)指在光的照射下荧光物质所激发出来的荧光强度随着时间推移逐步减弱乃至消失的现象。荧光成像的质量很大程度上依赖于荧光信号强度,提高激发光强度固然可以提高信号强度,但激发光的强度不是可以无限提高的,当激发光的强度超过一定限度时,光吸收就趋于饱和,并不可逆地破坏激发态分子,这就是光漂白现象。在显微技术中,光漂白使得观测变得很复杂,因为它会造成破坏,使萤光团无法继续放光,从而干扰实验结果。近年来出现了通过植入性的显微镜或透镜进行活动动物钙成像的技术。宁波动物神经元钙成像哪里有
对于钙离子成像来说,大多数情况下速度很重要。哈尔滨钙成像grain lens
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。哈尔滨钙成像grain lens