2024-10-28 02:01:45
麻省理工學(xué)院和波士頓大學(xué)的研究人員近研究使用一種熒光探針,能夠在大腦細(xì)胞處于電活動(dòng)狀態(tài)時(shí)點(diǎn)亮,可以立即對(duì)小鼠大腦中多個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)進(jìn)行成像。麻省理工學(xué)院的腦科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)神經(jīng)技術(shù)教授、兼生物工程學(xué)教授EdwardBoyden表示,只需要使用簡(jiǎn)單的光學(xué)顯微鏡,即可實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)。神經(jīng)科學(xué)家可以將大腦內(nèi)電路的活動(dòng)進(jìn)行可視化,并將其與特定行為聯(lián)系起來(lái)?!叭绻胙芯恳环N行為或疾病,就需要對(duì)神經(jīng)元群體的活動(dòng)進(jìn)行成像,讓這些神經(jīng)元群網(wǎng)絡(luò)中協(xié)同工作?!盉oyden說(shuō)。想要同時(shí)觀察軸突和樹(shù)突的鈣離子信號(hào),大視野是很重要的。上海神經(jīng)細(xì)胞鈣成像供應(yīng)商
鈣成像技術(shù)(calciumimaging)是指利用鈣離子指示劑監(jiān)測(cè)組織內(nèi)鈣離子濃度的方法。在神經(jīng)系統(tǒng)研究方面,在在體(invivo)或者離體(invitro)實(shí)驗(yàn)中,鈣成像技術(shù)被廣泛應(yīng)用于同時(shí)監(jiān)測(cè)成百上千個(gè)神經(jīng)元內(nèi)鈣離子的變化,從而檢測(cè)神經(jīng)元的活動(dòng)情況)。有了鈣成像技術(shù),原本悄無(wú)聲息的神經(jīng)活動(dòng)就變成了一幅斑斕閃爍的壯觀影像,科學(xué)家終于可以親眼看著神經(jīng)信號(hào)在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中往來(lái)穿梭。因此,這種技術(shù)一出現(xiàn),就受到了全世界神經(jīng)科學(xué)家們的追捧,至今依然是人們觀測(cè)神經(jīng)活動(dòng)直接的手段。浙江神經(jīng)元鈣成像售后保障鈣離子成像可以用于感知覺(jué),學(xué)習(xí)記憶,社會(huì)性行為等各種各樣的研究中。
眾所周知,只有游離鈣才具有生物學(xué)活性,而細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鈣離子濃度由鈣離子的內(nèi)外流平衡所決定,同時(shí)也受鈣結(jié)合蛋白的影響。細(xì)胞外鈣離子內(nèi)流的方式有很多種,其中包括電壓門(mén)控鈣離子通道、離子型谷氨酰胺受體、煙堿型膽堿能受體(nAChR)和瞬時(shí)受體電位C型通道(TRPC)等。神經(jīng)元鈣成像的原理就是利用特殊的熒光染料或鈣離子指示劑將神經(jīng)元中鈣離子濃度的變化通過(guò)熒光強(qiáng)度表現(xiàn)出來(lái),以反映神經(jīng)元活性。該方法可以同時(shí)觀察多個(gè)功能或位置相關(guān)的腦細(xì)胞。
鈣是機(jī)體的組成元素之一。鈣離子作為電流載體維持細(xì)胞內(nèi)外的電化學(xué)梯度,同時(shí)在細(xì)胞的生命活動(dòng)中扮演著重要角色。作為第二信使,鈣參與細(xì)胞周期、細(xì)胞代謝、細(xì)胞分化、壞死、凋亡等等許多重要的生理過(guò)程。細(xì)胞內(nèi)的鈣離子水平通常很低,一般胞漿中的自由鈣約為100nM。胞內(nèi)的鈣可被各種亞細(xì)胞器所貯存,據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道:其中約50%位于細(xì)胞核,30%位于線(xiàn)粒體,14%位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng),5%位于胞膜上,1%位于胞質(zhì)內(nèi),且因?yàn)殁}離子易與磷酸和碳酸復(fù)合物形成不溶物,故游離鈣只占[1]。細(xì)胞可以通過(guò)鈣內(nèi)流、內(nèi)鈣釋放及膜系統(tǒng)上的降鈣蛋白等一整套完整的監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)維持細(xì)胞內(nèi)鈣的內(nèi)穩(wěn)狀態(tài)。例如與鈣內(nèi)流相關(guān)的通道例如電壓門(mén)控性鈣離子通道VDCC、受體活躍的通道RACC;與內(nèi)鈣釋放相關(guān)的受體如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的IP3受體;以及降鈣相關(guān)的脂膜及線(xiàn)粒體上的主動(dòng)運(yùn)輸?shù)拟}泵系統(tǒng)等等[2]。近20年來(lái)鈣的熒光成像及測(cè)定技術(shù)發(fā)展迅速,出現(xiàn)了各種各樣的鈣熒光指示劑,結(jié)合不斷發(fā)展的顯微成像系統(tǒng),我們可以對(duì)活細(xì)胞的鈣離子進(jìn)行測(cè)定及成像,進(jìn)一步揭示其生理機(jī)制及相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制。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(jié)合鈣離子從而顯示一個(gè)光譜響應(yīng)。鈣信號(hào)在大腦皮層中更能反映神經(jīng)元的活性,因此神經(jīng)元鈣信號(hào)的檢測(cè)對(duì)研究大腦皮層功能至關(guān)重要。
鈣離子成像系統(tǒng):傳統(tǒng)的寬場(chǎng)熒光顯微鏡由于光散射的影響,只能夠?qū)Υ竽X淺層的神經(jīng)元或在離體組織上進(jìn)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(shù)的迅速發(fā)展,在體鈣成像技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展。雙光子熒光顯微鏡能夠在進(jìn)行成像的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)高分辨率和高信噪比。例如,用雙光子顯微鏡對(duì)海馬樹(shù)突棘的鈣離子信號(hào)進(jìn)行成像,研究神經(jīng)元突觸后長(zhǎng)時(shí)程控制(Wangetal.,2000);觀察小鼠運(yùn)動(dòng)皮層神經(jīng)元在嗅覺(jué)選擇任務(wù)中刺激相關(guān)電位(Komiyamaetal.,2010)等等。不過(guò),這些實(shí)驗(yàn)還是需要對(duì)動(dòng)物進(jìn)行麻醉和固定,而神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域很多研究更希望能夠?qū)ψ杂苫顒?dòng)的動(dòng)物進(jìn)行研究。近年來(lái)出現(xiàn)了通過(guò)植入性的microscope或microlens進(jìn)行freelymoving動(dòng)物鈣成像的技術(shù)。如圖6中所示的光纖成像法:使用一端帶有GRINlens的光纖連接顯微鏡和動(dòng)物大腦,從特定腦區(qū)發(fā)出的熒光信號(hào)被光纖收集,然后通過(guò)相機(jī)成像。動(dòng)物頭部只需植入GRINlens,方便活動(dòng),而且可以同時(shí)植入多個(gè)lens來(lái)觀察不同的腦區(qū)之間的聯(lián)系和相互作用。不過(guò)這種成像方法的視野較小,分辨率也比較差。鈣成像技術(shù)在神經(jīng)科學(xué)研究中的應(yīng)用。上海常見(jiàn)鈣成像產(chǎn)品介紹
鈣離子在很多生理活動(dòng)中都發(fā)揮著重要作用。上海神經(jīng)細(xì)胞鈣成像供應(yīng)商
鈣成像具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì):1.非侵入性:鈣成像技術(shù)可以在活物細(xì)胞或組織中進(jìn)行觀察,無(wú)需破壞細(xì)胞或組織的完整性,因此是一種非侵入性的技術(shù)。2.高時(shí)空分辨率:鈣成像技術(shù)可以實(shí)時(shí)觀察細(xì)胞內(nèi)鈣離子的動(dòng)態(tài)變化,具有較高的時(shí)空分辨率。可以捕捉到鈣離子濃度的瞬時(shí)變化,揭示細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)的快速過(guò)程。3.多樣性:鈣成像技術(shù)可以使用不同的熒光探針或基因工程技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類(lèi)型的細(xì)胞或組織進(jìn)行鈣成像。可以根據(jù)需要選擇適合的探針或方法,擴(kuò)展應(yīng)用范圍。4.可定量分析:通過(guò)鈣成像技術(shù)可以獲得熒光信號(hào)的強(qiáng)度,可以進(jìn)行定量分析,了解鈣離子濃度的變化程度??梢酝ㄟ^(guò)比較不同條件下的鈣成像結(jié)果,研究因素對(duì)鈣離子信號(hào)的調(diào)控作用。5.可應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域:鈣成像技術(shù)廣泛應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、藥理學(xué)等領(lǐng)域。可以研究神經(jīng)元活動(dòng)、細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)、細(xì)胞凋亡等生物過(guò)程,有助于揭示生物學(xué)機(jī)制和疾病發(fā)生及發(fā)展的過(guò)程。綜上所述,鈣成像技術(shù)具有非侵入性、高時(shí)空分辨率、多樣性、可定量分析和廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域等優(yōu)勢(shì),成為研究細(xì)胞內(nèi)鈣離子動(dòng)態(tài)變化的重要工具。上海神經(jīng)細(xì)胞鈣成像供應(yīng)商