传统的宽场荧光显微镜由于光散射的影响,只能够对大脑浅层的神经元或在离体组织上进行成像,共聚焦显微镜由于光损伤较大,一般也只用于离体钙成像。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。双光子荧光显微镜能够在进行在体成像的时候实现高分辨率和高信噪比。例如,用双光子显微镜对海马树突棘的钙离子信号进行成像,研究神经元突触后长时程yizhi;观察小鼠运动皮层神经元在嗅觉选择任务中刺激相关电位等等。不过,这些实验还是需要对动物进行麻醉和固定,而神经科学领域很多研究更希望能够对自由活动的动物进行研究。钙成像显微镜由软件控制的电子对焦方式,让成像更加稳定清晰。美国在体钙成像nVista3.0
钙离子在很多生理活动中都发挥着重要作用,除了在肌肉细胞收缩中扮演着重要角色,钙离子也是神经元活动的重要“风向标”之一:当神经元膜电位发生去极化,产生的动作电位传导到神经元轴突末梢时,细胞膜上的电压门控钙离子通道打开,大量钙离子内流,包含神经递质的囊泡由突触前膜释放至后膜,下游神经元就得以接受到上游的信号。因此,钙离子成像可以追踪神经元动作电位,从而帮助我们了解神经元集群的活动,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。西安动物神经元钙成像动物行为学功能性多神经元钙成像是一种通过记录神经元内Ca2+信号变化,监测大量神经元动作电位的光学记录技术。
钙是机体的组成元素之一。钙离子作为电流载体维持细胞内外的电化学梯度,同时在细胞的生命活动中扮演着重要角色。作为第二信使,钙参与细胞周期、细胞代谢、细胞分化、坏死、凋亡等等许多重要的生理过程。细胞内的钙离子水平通常很低,一般胞浆中的自由钙约为100nM。胞内的钙可被各种亚细胞器所贮存,据文献报道:其中约50%位于细胞核,30%位于线粒体,14%位于内质网,5%位于胞膜上,1%位于胞质内,且因为钙离子易与磷酸和碳酸复合物形成不溶物,故游离钙只占[1]。细胞可以通过钙内流、内钙释放及膜系统上的降钙蛋白等一整套完整的监控系统来维持细胞内钙的内稳状态。例如与钙内流相关的通道例如电压门控性钙离子通道VDCC、受体活跃的通道RACC;与内钙释放相关的受体如内质网上的IP3受体;以及降钙相关的脂膜及线粒体上的主动运输的钙泵系统等等[2]。近20年来钙的荧光成像及测定技术发展迅速,出现了各种各样的钙荧光指示剂,结合不断发展的显微成像系统,我们可以对活细胞的钙离子进行测定及成像,进一步揭示其生理机制及相关疾病的发病机制。钙成像的荧光指示剂钙成像的荧光探针一般均为Ca2螯合剂EGTA,APTRA,BAPTA的衍生物,它们可以结合钙离子从而显示一个光谱响应。
指示剂是如何负载细胞,目前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,但明显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。钙成像相关仪器设备设计团队一直在研究并提高系统成像帧速、系统信号水平。
钙成像是一种用于观察和研究细胞内钙离子浓度变化的技术。钙离子在细胞内起着重要的调节作用,参与细胞信号传导、细胞凋亡、细胞分化等生物过程。钙成像技术通过使用荧光探针或基因工程技术将荧光蛋白与钙离子结合,使其能够发出荧光信号。当细胞内钙离子浓度发生变化时,荧光信号的强度也会相应改变,从而可以通过显微镜观察到钙离子的动态变化。钙成像技术广泛应用于神经科学、细胞生物学、药理学等领域,有助于揭示钙离子在生物过程中的作用机制。小鼠头戴式微型显微镜为后续清醒动物脑功能钙成像研究提供了一套可靠的显微成像系统。南京动物神经元钙成像代理
钙成像技术(calcium imaging)是指利用钙离子指示剂监测组织内钙离子浓度的方法。美国在体钙成像nVista3.0
近年来出现了通过植入性的microscope或microlens进行freelymoving动物钙成像的技术。如光纤成像法:使用一端带有GRINlens的光纤连接显微镜和动物大脑,从特定脑区发出的荧光信号被光纤收集,然后通过相机成像。动物头部只需植入GRINlens,方便活动,而且可以同时植入多个lens来观察不同的脑区之间的联系和相互作用。还有直接植入动物大脑的微型荧光显微镜,将GRINlens直接植入皮层下的海马,下丘脑,丘脑等区域,可以监测深部脑区的神经元活动。这种微型显微镜的重量只有几克,不会影响动物自由活动,可以提供800μm600μm视野和1.50μm横向分辨率。美国在体钙成像nVista3.0