鈣離子成像技術(Calciumimaging)是指利用鈣離子指示劑監測組織內鈣離子濃度的方法,常用于神經系統的研究,指示神經元內鈣離子的變化,提示神經元活動。其原理在于借助鈣離子濃度與神經元活動之間的嚴格對應關系,利用特殊的熒光染料或者蛋白質熒光探針(鈣離子指示劑,
與傳統的單光子寬視野熒光顯微鏡相比,多光子顯微鏡(MPM)具有光學切片和深層成像等功能,這兩個優勢極大地促進了研究者們對于完整在體大腦深處神經的了解與認識。2019年,JeromeLecoq等人從大腦深處的神經元成像、大量神經元成像、高速神經元成像這三個方面論述了相關的MPM技術。想要將神經元活動與復雜行為聯系起來,通常需要對大腦皮質深層的神經元進行成像,這就要求MPM具有深層成像的能力。激發和發射光會被生物組織高度散射和吸收是限制MPM成像深度的主要因素,雖然可以通過增加激光強度來解決散射問題,但這會帶來其他問題,例如燒壞樣品、離焦和近表面熒光激發。增加MPM成像深度比較好的方法是用更長的波長作為激發光。北京在體鈣成像鈣成像技術能直接測量神經元和神經元組織中動態的鈣流動。
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,從特定腦區發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。
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。對于鈣離子成像來說,大多數情況下速度很重要。
單光子顯微技術是較成熟的熒光顯微技術,但由于其使用的激發光波長較短,成像深度有限;能量較大,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。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。雙光子熒光顯微鏡(Two-PhotonLaser-ScanningMicroscopy)。雙光子顯微成像技術是近些年發展起來的結合了共聚焦激光掃描顯微鏡和雙光子激發技術的一種新型非線性光學成像方法,采用長波激發,能對組織進行深層次成像。常用的比較好激發波長大多位于800-900nm,而水、血液和固有組織發色團對這個波段的光吸收率低,此外散射的激發光子不能激發樣品,因此背景第,光損傷小,適用于在體檢測。雙光子熒光成像技術能準確定位細胞內置入的微電極位置,從而觀察胞體、樹突甚至單個樹突棘的活性。研究者可完整的觀察神經組織的分辨熒光圖像,甚至可以分辨神經細胞單個樹突棘中的鈣分布。鈣離子是哺乳動物神經細胞內的重要信使。深圳光遺傳鈣成像什么價格
鈣信號在大腦皮層中更能反映神經元的活性,因此神經元鈣信號的檢測對研究大腦皮層功能至關重要。上海動物神經元鈣成像什么價格
鈣成像是一種用于觀察和研究細胞內鈣離子濃度變化的技術。鈣離子在細胞內起著重要的調節作用,參與細胞信號傳導、細胞凋亡、細胞分化等生物過程。鈣成像技術通過使用熒光探針或基因工程技術將熒光蛋白與鈣離子結合,使其能夠發出熒光信號。當細胞內鈣離子濃度發生變化時,熒光信號的強度也會相應改變,從而可以通過顯微鏡觀察到鈣離子的動態變化。鈣成像技術廣泛應用于神經科學、細胞生物學、藥理學等領域,有助于揭示鈣離子在生物過程中的作用機制。上海動物神經元鈣成像什么價格