單光子顯微技術是相對成熟的熒光顯微技術,但由于單光子顯微技術使用的激發光波長較短,成像深度比較有限;能量比較大,會造成對熒光物質的漂白,光毒性嚴重。激光共焦掃描顯微鏡由于共焦顯微鏡的孔徑很小,實現樣本三維成像要逐點掃描,成像速度慢,對樣本損害大,很難用于長時間活細胞成像實驗。而寬場顯微鏡能夠很好地實現實時動態成像,光漂白小,因而較早應用于活細胞內的實時檢測,但寬場顯微鏡由于離焦信號的干擾,難以實現多維成像。鈣成像技術一出現,就受到了全世界神經科學家們的追捧。哈爾濱熒光顯微鈣成像聯系方式
哥倫比亞大學ZuckermanMind大腦行為研究所的RuiM.Costa課題組于2020年10月7日在Cell雜志上發表了一篇題為AnAmygdalaCircuitMediatesExperience-DependentMomentaryArrestsduringExploration的文章,作者開發一種用于研究小鼠探索活動中瞬時停滯行為機制的新型實驗,通過行為分析、環路映射、滔博生物-Inscopix自由活動鈣成像顯微鏡結合光遺傳學手段,提供介導經驗依賴性的瞬時停滯行為的BLA神經元群體的jihuo和投射證據,表明BLA-CEA環路可以作為新穎/熟悉情境的檢測器和效應器,用于基于空間位置的熟悉程度來生成自定進度的行為停滯,這一響應對于動物對未知環境進行安全有效的探索是至關重要的。上海常見鈣成像概念鈣離子成像可以追蹤神經元動作電位。
鈣離子在很多生理活動中都發揮著重要作用,除了在肌肉細胞收縮中扮演著重要角色,鈣離子也是神經元活動的重要“風向標”之一:當神經元膜電位發生去極化,產生的動作電位傳導到神經元軸突末梢時,細胞膜上的電壓門控鈣離子通道打開,大量鈣離子內流,包含神經遞質的囊泡由突觸前膜釋放至后膜,下游神經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元動作電位,從而幫助我們了解神經元集群的活動,可以用于感知覺,學習記憶,社會性行為等各種各樣的研究中。
傳統的寬場熒光顯微鏡由于光散射的影響,只能夠對大腦淺層的神經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的迅速發展,在體鈣成像技術得到了蓬勃發展。雙光子熒光顯微鏡能夠在進行在體成像的時候實現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,研究神經元突觸后長時程降低(Wangetal.,2000);觀察在體小鼠運動皮層神經元在嗅覺選擇任務中刺激相關電位(Komiyamaetal.,2010)等等。不過,這些實驗還是需要對動物進行麻醉和固定,而神經科學領域很多研究更希望能夠對自由活動的動物進行研究。近年來出現了通過植入性的microscope或microlens進行在體freelymoving動物鈣成像的技術。使用一端帶有GRINlens的光纖連接顯微鏡和動物大腦,從特定腦區發出的熒光信號被光纖收集,然后通過Inscopix顯微鏡成像。動物頭部只需植入GRINlens,方便活動。超微顯微鈣成像顯微鏡是研究活動動物神經活動必要儀器。
不論采用哪一類鈣離子指示劑,總體上成像記錄過程是非常類似的。包含鈣離子指示劑的細胞可以通過熒光顯微鏡(fluorescencemicroscope)觀測,然后通過CCD攝像機捕捉、記錄圖像?,F在鈣成像技術主要在以下幾類神經科學研究方面有廣泛應用:1.記錄培養的神經元的活動。2.記錄腦片上神經元的活動。記錄神經元的活動。由于離體實驗本身的限制,現在越來越多的神經方面科學家傾向于做在體鈣成像實驗,希望能得到更準確且更能反應生理狀況的數據。得益于雙光子熒光顯微鏡的發展,現在在實驗動物處于huoti狀態下的鈣成像技術取得了飛速進展。4.記錄神經元樹突和樹突棘(spine)的活動。由于對于實驗精度的要求,有些科學家不僅只想記錄單個神經元的反應,他們還想更確切地知道神經元上哪些樹突和樹突棘參與了某個行為,也就是說他們需要在huoti條件下,對單根樹突以及某些spine進行鈣成像記錄實驗。由于雙光子熒光顯微鏡和GCaMP6基因編碼鈣離子指示劑的發展,現在,對樹突和樹突棘用鈣成像實驗進行記錄也成為了可能。我們的鈣成像系統集成自動控制和精確計時的多模式輸入端口。美國細胞鈣離子鈣成像動物行為學
利用鈣離子指示劑檢測組織或細胞內鈣離子濃度,進而反應組織或細胞內某些活動或反應。哈爾濱熒光顯微鈣成像聯系方式
鈣成像的熒光指示劑鈣成像的熒光探針一般均為Ca2螯合劑EGTA,APTRA,BAPTA的衍生物,它們可以結合鈣離子從而顯示一個光譜響應,使研究者可以用熒光顯微鏡來觀察細胞內的自由鈣的濃度。熒光顯微鏡可以使用普通的倒置熒光顯微鏡來進行鈣信號的測定和成像。并可結合電生理設備、活細胞培養裝置等,適用于大強度、廣范圍的鈣信號測定。共聚焦顯微系統,共聚焦以激光為光源,且可配備氬離子光源,可以選擇可見光激發的鈣指示劑,進行層掃,相比普通熒光顯微鏡有更好的空間分辨率。并且共聚焦除了配備大視野掃描鏡更可配置共振掃描振鏡,以滿足更高速成像應用的需求。雙光子顯微系統使用長波長來激發熒光指示劑,具有較低的細胞毒性,也可適用于紫外激發的鈣指示劑,且可獲得和單光子共聚焦系統類似的空間分辨率。小結綜上可見,在研究鈣信號時,可結合樣品自身特點來選擇相應的鈣指示劑,并考慮既有的實驗設備,來確定具體的實驗方案。同時還需進一步摸索實驗數據的校正、控制等多種影響因素,可獲得可靠的圖像及熒光定量數據。哈爾濱熒光顯微鈣成像聯系方式