2025-05-30 01:01:12
雙光子顯微成像技術(shù)是近些年發(fā)展起來(lái)的結合了共聚焦激光掃描顯微鏡和雙光子激發(fā)技術(shù)的一種新型非線(xiàn)性光學(xué)成像方法,采用長(cháng)波激發(fā),能對組織進(jìn)行深層次成像。常用的比較好激發(fā)波長(cháng)大多位于800-900nm,而水、血液和固有組織發(fā)色團對這個(gè)波段的光吸收率低,此外散射的激發(fā)光子不能激發(fā)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(shù)能準確定位細胞內置入的微電極位置,從而觀(guān)察胞體、樹(shù)突甚至單個(gè)樹(shù)突棘的活性。研究者可完整的觀(guān)察神經(jīng)組織的gaofen辨熒光圖像,甚至可以分辨神經(jīng)細胞單個(gè)樹(shù)突棘中的鈣分布。鈣成像技術(shù)能直接測量神經(jīng)元和神經(jīng)元組織中動(dòng)態(tài)的鈣流動(dòng)。上海常見(jiàn)鈣成像產(chǎn)品介紹
在生物有機體,鈣離子產(chǎn)生各種各樣的胞內信號,這些胞內信號幾乎在每種類(lèi)型的細胞中都存在,且在很多功能方面有重要作用,例如對心肌細胞收縮的控制和從細胞增殖到細胞死亡整個(gè)細胞周期的調節等。在哺乳動(dòng)物的神經(jīng)系統中,鈣離子是一類(lèi)重要的神經(jīng)元胞內信號分子。在靜息狀態(tài)下,大部分神經(jīng)元的胞內鈣離子濃度為50-100nM,而當神經(jīng)元活動(dòng)的時(shí)候,胞內鈣離子濃度能上升10-100倍,增加的鈣離子對于包含有神經(jīng)遞質(zhì)的突觸囊泡的胞吐釋放過(guò)程必不可少。也就是說(shuō)神經(jīng)元的活動(dòng)與其內部的鈣離子濃度密切相關(guān),神經(jīng)元在放電的時(shí)候會(huì )爆發(fā)出一個(gè)短暫的鈣離子濃度高峰。神經(jīng)元鈣成像(calciumimaging)技術(shù)的原理就是借助鈣離子濃度與神經(jīng)元活動(dòng)之間的嚴格對應關(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)元當中的鈣離子濃度通過(guò)熒光強度表現出來(lái),從而達到檢測神經(jīng)元活動(dòng)的目的。上海在體鈣成像售后保障鈣成像相關(guān)儀器設備設計團隊一直在研究并提高系統成像幀速、系統信號水平。
霍華德休斯頓醫學(xué)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(jīng)機制。他們通過(guò)使用Inscopix小顯微鏡觀(guān)察小鼠腦干區域的神經(jīng)元,發(fā)現貪念美食的小鼠可能是因為特殊的大腦區域對美食和奶茶比其他小鼠更加敏感。本能會(huì )驅使我們在感到饑餓和干渴的時(shí)候尋找食物,在找到食物或水時(shí)通過(guò)眼睛看、鼻子聞、嘴巴嘗等方式來(lái)感受和決定要不要吃,吃到一定程度產(chǎn)生滿(mǎn)足感(或是吃了還想吃的不滿(mǎn)足感)。因此,要把大腦中匯集的關(guān)于吃喝的各類(lèi)信號分清楚,并找出控制不同吃喝行為的神經(jīng)環(huán)路無(wú)疑是很有挑戰的任務(wù)。ScottSternson博士的研究團隊在小鼠大腦中尋找饑餓和干渴神經(jīng)環(huán)路共存的腦區。他們注意到,腦干的藍斑區(locuscoeruleus)附近有一群谷氨酸能神經(jīng)元(被稱(chēng)為periLC神經(jīng)元),參與進(jìn)食和飲水的行為,是餓和渴的匯聚點(diǎn)。為了研究這些神經(jīng)細胞的功能,研究小組開(kāi)發(fā)了一種技術(shù),可以讓小鼠在自由活動(dòng)的同時(shí),通過(guò)Inscopix自由活動(dòng)鈣成像顯微鏡觀(guān)察記錄腦干中periLC神經(jīng)元的活動(dòng)。這項研究的作者龔蓉博士表示,解決這個(gè)技術(shù)是此項研究的關(guān)鍵。
對于雙光子(2P)鈣成像而言,離焦和近表面熒光激發(fā)是兩個(gè)大的深度限制因素,而對于三光子成像這兩個(gè)問(wèn)題大大減小,但是三光子成像由于熒光團的吸收截面比2P要小得多,所以需要更高數量級的脈沖能量才能獲得與2P激發(fā)的相同強度的熒光信號。功能性三光子顯微鏡比結構性三光子顯微鏡的要求更高,它需要更快速的掃描,以便及時(shí)采樣神經(jīng)元活動(dòng);需要更高的脈沖能量,以便在每個(gè)像素停留時(shí)間內收集足夠的信號。復雜的行為通常涉及到大型的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò ),該網(wǎng)絡(luò )既具有局部的連接又具有遠程的連接。要想將神經(jīng)元活動(dòng)與行為聯(lián)系起來(lái),需要同時(shí)監控非常龐大且分布guangfan的神經(jīng)元的活動(dòng),大腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )會(huì )在幾十毫秒內處理傳入的刺激,要想了解這種快速的神經(jīng)元動(dòng)力學(xué),就需要MPM具備對神經(jīng)元進(jìn)行快速成像的能力??焖費PM方法可分為單束掃描技術(shù)和多束掃描技術(shù)小鼠頭戴式微型顯微鏡為后續清醒動(dòng)物腦功能鈣成像研究提供了一套可靠的顯微成像系統。
細胞內鈣離子作為重要的信號分子其作用具有時(shí)間性和空間性。當di1個(gè)細胞興奮時(shí),產(chǎn)生了一個(gè)電沖動(dòng),此時(shí),細胞外的鈣離子流入該細胞內,促使該細胞分泌神經(jīng)遞質(zhì),神經(jīng)遞質(zhì)與相鄰的下一級神經(jīng)細胞膜上的蛋白分子結合,促使這一級神經(jīng)細胞產(chǎn)生新的電沖動(dòng)。以此類(lèi)推,神經(jīng)信號便一級一級地傳遞下去,從而構成復雜的信號體系,*終形成學(xué)習、記憶等大腦的高級功能。在哺乳動(dòng)物神經(jīng)系統中,鈣離子同樣扮演著(zhù)重要的信號分子的角色。靜息狀態(tài)下大部分神經(jīng)元細胞內鈣離子濃度約為50-100nM,而細胞興奮時(shí)鈣離子濃度能瞬間上升10-100倍,增加的鈣離子對于突觸囊泡胞吐釋放神經(jīng)遞質(zhì)的過(guò)程必不可少。眾所周知,只有游離鈣才具有生物學(xué)活性,而細胞質(zhì)內鈣離子濃度由鈣離子的內外流平衡所決定,同時(shí)也受鈣結合蛋白的影響。細胞外鈣離子內流的方式有很多種,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)熒光強度表現出來(lái),以反映神經(jīng)元活性。該方法可以同時(shí)觀(guān)察多個(gè)功能或位置相關(guān)的腦細胞。鈣是模型動(dòng)物神經(jīng)細胞內重要的第二信使,參與細胞多種功能的調節,可以產(chǎn)生多種細胞內信號。上海神經(jīng)元鈣成像inscopix
鈣離子在很多生理活動(dòng)中都發(fā)揮著(zhù)重要作用。上海常見(jiàn)鈣成像產(chǎn)品介紹
單光子顯微技術(shù)是較成熟的熒光顯微技術(shù),但由于其使用的激發(fā)光波長(cháng)較短,成像深度有限;能量較大,會(huì )造成對熒光物質(zhì)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(shí)現樣本三維成像要逐點(diǎn)掃描,成像速度慢,對樣本損害大,很難用于長(cháng)時(shí)間活細胞成像。而寬場(chǎng)顯微鏡能夠很好地實(shí)現實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像,光漂白小,因而較早應用于活細胞內的實(shí)時(shí)檢測,但寬場(chǎng)顯微鏡由于離焦信號的干擾,難以實(shí)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(shù)是近些年發(fā)展起來(lái)的結合了共聚焦激光掃描顯微鏡和雙光子激發(fā)技術(shù)的一種新型非線(xiàn)性光學(xué)成像方法,采用長(cháng)波激發(fā),能對組織進(jìn)行深層次成像。常用的比較好激發(fā)波長(cháng)大多位于800-900nm,而水、血液和固有組織發(fā)色團對這個(gè)波段的光吸收率低,此外散射的激發(fā)光子不能激發(fā)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(shù)能準確定位細胞內置入的微電極位置,從而觀(guān)察胞體、樹(shù)突甚至單個(gè)樹(shù)突棘的活性。研究者可完整的觀(guān)察神經(jīng)組織的分辨熒光圖像,甚至可以分辨神經(jīng)細胞單個(gè)樹(shù)突棘中的鈣分布。上海常見(jiàn)鈣成像產(chǎn)品介紹