多種鈣離子指示劑和鈣成像手段的存在使研究人員能夠根據具體的實驗需要進行選擇。同樣,選擇合適的檢測設備也是至關重要的。對于使用CCD/sCMOS相機的成像系統來說,有兩個要求是很基本的:采集速度:根據不同的應用所需的相機幀速也不同,對于神經細胞來說,一般要求相機速度至少在10fps以上,有些高速應用場景可能需要幾百甚至上千Hz的幀速。靈敏度:為了盡可能降低光漂白和其他副作用(特別是藍光激發(fā)時),需要降低激發(fā)光強度。因此相機要在較寬的發(fā)射光波長范圍上具有高靈敏度,才能檢測到弱光條件下的信號,并適應不同的染料的光譜發(fā)射特性。細胞對鈣離子有一套完備的監(jiān)控系統以維持鈣的內穩(wěn)態(tài)平衡。浙江inscopix鈣成像哪個好
轉基因Ca2+指示劑:轉基因技術和光遺傳技術的飛速發(fā)展,催生了基因編碼的Ca2+指示劑(GECIs)。它們不依賴于熒光染料,可以靶向特定的組織,如神經細胞、心肌細胞、T細胞等,并且可以避免熒光指示劑帶來的的許多問題,是監(jiān)測轉基因動物體內鈣離子的一個極好的工具。個基因編碼的鈣離子指示劑Cameleon早在1997年就發(fā)表了。它是利用與鈣離子結合后發(fā)生結構變化,作為供體的CFP和作為受體的YFP之間產生FRET的原理。2000年,GCaMP誕生了。它是增強型綠色熒光蛋白(EGFP)和鈣調蛋白(結合鈣離子)、鈣調蛋白結合肽M13組成的,結合鈣離子后,鈣調素-M13相互作用引起GFP空間結構變化,發(fā)出綠色熒光(圖5)。GCaMP的問世有著**性的意義,它改變了我們觀察神經元群體活動的方式,讓科學家們可以在成千上萬的細胞中,看到哪些神經元在放電,它們放電的模式和規(guī)律是怎樣的,從而進一步探索各種內在的神經機制。北京inscopix鈣成像哪里買利用特殊的熒光染料或鈣離子指示劑,將神經元中鈣離子濃度的變化通過熒光強度表現出來。
通過篩選天然與人工合成的融合體,在小鼠與斑馬魚幼蟲身上成功得到以為靶點的致密神經回路報告,報告顯示來自神經纖維的偽信號明顯減少,信噪比增加,神經元之間的偽影相關性降低。這些結果均說明GCaMP6f和GCaMP7f的細胞體靶向變體(Soma-GCaMP6f,Soma-GCaMP7f)對提高單光子熒光成像技術的精細性起到著重要作用。這種胞體靶向突變體對提高神經信號標記的精細性是否具有組織特異性或物種特異性呢?研究團隊針對這一問題,分別在小鼠不同腦區(qū)以及斑馬魚幼魚的整胚轉染和斑馬魚不同發(fā)育時期的信號采集等方面進行研究。
細胞內鈣離子作為重要的信號分子其作用具有時間性和空間性。當神經細胞興奮時,會產生一個電沖動,在此時,細胞外的鈣離子回流入該細胞內,促使這個細胞分泌神經遞質,神經遞質與相鄰的下一級神經細胞膜上的蛋白分子相結合,促使這個一級神經細胞產生新的電沖動。以此類推,神經信號便一級一級地傳遞下去,從而構成復雜的信號體系,形成了學習、記憶等大腦的高級功能。在哺乳動物神經系統中,鈣離子同樣扮演著重要的信號分子的角色。鈣離子在很多生理活動中都發(fā)揮著重要作用。
鈣離子成像系統: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(fā)展,在體鈣成像技術得到了蓬勃發(fā)展。雙光子熒光顯微鏡能夠在進行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控制(Wangetal.,2000);觀察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freelymoving動物鈣成像的技術。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物大腦,從特定腦區(qū)發(fā)出的熒光信號被光纖收集,然后通過相機成像。動物頭部只需植入GRINlens,方便活動,而且可以同時植入多個lens來觀察不同的腦區(qū)之間的聯系和相互作用。不過這種成像方法的視野較小,分辨率也比較差。雙光子熒光顯微鏡能夠在進行活動動物成像的時候實現高分辨率和高信噪比。合肥在體鈣成像口碑好
傳統鈣成像實驗要求成像的光路極為穩(wěn)定。浙江inscopix鈣成像哪個好
霍華德休斯頓醫(yī)學研究所(HHMI)ScottSternson課題組研究了影響這種源源不斷的食欲的神經機制。他們通過使用Inscopix小顯微鏡觀察小鼠腦干區(qū)域的神經元,發(fā)現貪念美食的小鼠可能是因為特殊的大腦區(qū)域對美食和奶茶比其他小鼠更加敏感。本能會驅使我們在感到饑餓和干渴的時候尋找食物,在找到食物或水時通過眼睛看、鼻子聞、嘴巴嘗等方式來感受和決定要不要吃,吃到一定程度產生滿足感(或是吃了還想吃的不滿足感)。因此,要把大腦中匯集的關于吃喝的各類信號分清楚,并找出控制不同吃喝行為的神經環(huán)路無疑是很有挑戰(zhàn)的任務。ScottSternson博士的研究團隊在小鼠大腦中尋找饑餓和干渴神經環(huán)路共存的腦區(qū)。他們注意到,腦干的藍斑區(qū)(locuscoeruleus)附近有一群谷氨酸能神經元(被稱為periLC神經元),參與進食和飲水的行為,是餓和渴的匯聚點。為了研究這些神經細胞的功能,研究小組開發(fā)了一種技術,可以讓小鼠在自由活動的同時,通過Inscopix自由活動鈣成像顯微鏡觀察記錄腦干中periLC神經元的活動。這項研究的作者龔蓉博士表示,解決這個技術是此項研究的關鍵。浙江inscopix鈣成像哪個好