2024-10-17 00:11:23
鈣離子成像技術(shù)(Calciumimaging)是指利用鈣離子指示劑監(jiān)測組織內(nèi)鈣離子濃度的方法,常用于神經(jīng)系統(tǒng)的研究,指示神經(jīng)元內(nèi)鈣離子的變化,提示神經(jīng)元活動。其原理在于借助鈣離子濃度與神經(jīng)元活動之間的嚴(yán)格對應(yīng)關(guān)系,利用特殊的熒光染料或者蛋白質(zhì)熒光探針(鈣離子指示劑,Calciumindicator),將神經(jīng)元中鈣離子的濃度通過熒光強度表現(xiàn)出來,并被顯微鏡捕捉,從而達(dá)到監(jiān)測神經(jīng)元活動的目的。鈣離子在神經(jīng)元功能中起著重要的作用:它們作為細(xì)胞內(nèi)的信號可觸發(fā)響應(yīng),如改變基因表達(dá)和突觸囊泡中神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。由于細(xì)胞內(nèi)有離子泵在各種信號刺激下選擇性地運輸這些離子,胞內(nèi)鈣濃度是高度動態(tài)的。鈣成像利用鈣離子流的優(yōu)勢,在活神經(jīng)細(xì)胞上直接可視化鈣信號。通過鈣成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)當(dāng)神經(jīng)元活動的時候,胞內(nèi)鈣離子濃度能上升 10 - 100 倍。上海無障礙鈣成像供應(yīng)
鈣成像技術(shù)是一種監(jiān)測組織內(nèi)鈣離子濃度的方法,通過使用鈣離子指示劑,科學(xué)家可以觀察神經(jīng)信號在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的傳遞過程,并了解神經(jīng)元活動與內(nèi)部鈣離子濃度的關(guān)系。在靜息狀態(tài)下,大部分神經(jīng)元的胞內(nèi)鈣離子濃度為50-100nM,而當(dāng)神經(jīng)元活動的時候,胞內(nèi)鈣離子濃度能上升10-100倍,增加的鈣離子對于含有神經(jīng)遞質(zhì)的突觸囊泡的胞吐釋放過程必不可少。鈣成像是一種生物醫(yī)學(xué)技術(shù),主要用于觀察和記錄細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的變化。鈣離子是細(xì)胞內(nèi)重要的信號分子,其濃度的改變可以影響細(xì)胞的生理功能和病理狀態(tài)。因此,鈣成像技術(shù)對于研究細(xì)胞生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、心血管醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要意義。上海inscopix鈣成像哪里買鈣離子在很多生理活動中都發(fā)揮著重要作用。
解決鈣離子信號和BOLD信號轉(zhuǎn)換:功能核磁共振成像主要依賴于神經(jīng)元興奮后局部耗氧與血流振幅的不一致,通過測定血氧水平依賴性(BOLD)信號間接反映神經(jīng)元活動。而鈣成像技術(shù)則是直接通過鈣離子濃度變化反映神經(jīng)元活動。將這兩種技術(shù)聯(lián)用,需要考慮BOLD信號和鈣離子濃度變化之間的轉(zhuǎn)換。研究人員通過卷積函數(shù)比較好化的將鈣離子信號轉(zhuǎn)換為BOLD信號,實現(xiàn)這兩者之間比較大的關(guān)聯(lián)。研究人員利用鈣離子指示劑工具小鼠發(fā)現(xiàn)在低頻刺激下(0.009–0.08赫茲),小鼠皮層鈣離子活動變化與BOLD信號的一致性比較好。此外,鈣離子活動變化與BOLD功能連接的關(guān)聯(lián)存在區(qū)域的依賴性:鈣離子和BOLD連接強度相關(guān)性在桶狀皮層與同側(cè)半球內(nèi)的腦區(qū)呈正相關(guān)關(guān)系(同步化),但與對側(cè)半球內(nèi)的腦區(qū)呈負(fù)相關(guān)。這種區(qū)域功能依賴性表明BOLD的連接來自于不同細(xì)胞群的協(xié)同神經(jīng)活動。
隨著功能光學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展,神經(jīng)學(xué)家們已經(jīng)可以研究腦區(qū)和神經(jīng)元內(nèi)部的工作情況。功能鈣成像技術(shù)就是其中之一,它的主要原理是將外源性熒光信號和生理現(xiàn)象耦合起來——通過熒光染料信號的改變反映細(xì)胞內(nèi)游離鈣離子濃度,通過這個變化來daibiao細(xì)胞的功能狀態(tài)。目前這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于實時監(jiān)測一群相關(guān)神經(jīng)元內(nèi)鈣離子的變化,從而判斷其功能活動。該技術(shù)的出現(xiàn)使得科學(xué)家可以親眼目睹神經(jīng)信號在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中時間和空間上的傳遞穿梭。鈣離子也是神經(jīng)元活動的重要“風(fēng)向標(biāo)”之一。
一項由葡萄牙尚帕莫未知中心,牛津大學(xué),哥倫比亞大學(xué),荷蘭鹿特丹伊拉斯謨大學(xué),麻省理工學(xué)院,倫敦大學(xué),德國MaxPlanck生物控制論研究所,德國圖歐賓根大學(xué)多方合作的研究于2020年11月4日在Neuron上發(fā)表了題為TheAnteriorCingulateCortexPredictsFutureStatestoMediateModel-BasedActionSelection的文章,作者通過一個新的兩步謎題任務(wù)了解基于模型的決策使用對行為具體后果的預(yù)測,在小鼠的一系列決策任務(wù)中使用Inscopix顯微鈣成像和光遺傳學(xué)來證明前扣帶皮層(ACC)預(yù)測了行動將導(dǎo)致的狀態(tài),而不僅*是預(yù)測它們是好是壞,并判斷結(jié)果是否與這些預(yù)測相符。研究結(jié)果表明,ACC是基于模型的控制的關(guān)鍵節(jié)點,在預(yù)測所選操作的未來狀態(tài)方面發(fā)揮著特定作用。鈣成像顯微鏡由軟件控制的電子對焦方式,讓成像更加穩(wěn)定清晰。上海制作鈣成像維修電話
鈣信號在神經(jīng)元功能調(diào)控及信息傳遞方面發(fā)揮著重要作用。上海無障礙鈣成像供應(yīng)
鈣離子通過參與多種細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)途徑來調(diào)控絕大多數(shù)類型神經(jīng)元的功能。由于鈣離子信號在已知的細(xì)胞器結(jié)構(gòu)中發(fā)揮其特定的功能,鈣離子成像顯得尤為重要。在神經(jīng)系統(tǒng)中,由于神經(jīng)元的多樣性,導(dǎo)致鈣離子功能也多樣化。在突觸前膜,鈣內(nèi)流激發(fā)貯存神經(jīng)遞質(zhì)的神經(jīng)小泡向胞外釋放;在突觸后膜,樹突棘內(nèi)鈣水平瞬間升高,介導(dǎo)了突觸可塑性;在細(xì)胞核內(nèi),鈣信號能夠調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄?,F(xiàn)在常使用的鈣離子指示劑有化學(xué)性鈣離子指示劑(ChemicalIndicators)和基因編碼鈣離子指示劑(GeneticallyEncodedIndicators)兩類。上海無障礙鈣成像供應(yīng)