重慶在體鈣成像nVoke

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2024-12-23

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,其主要原理是將外源性熒光信號(hào)和生理現(xiàn)象耦合起來(lái)——通過(guò)熒光染料信號(hào)的改變反映細(xì)胞內(nèi)游離鈣離子濃度,以此表示細(xì)胞的功能狀態(tài)。目前它被廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(dòng)。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(hào)在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中時(shí)間和空間上的傳遞穿梭。功能光學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展使研究腦區(qū)和神經(jīng)元的內(nèi)部工作成為可能。神經(jīng)方面科學(xué)迫切需要一種能夠兼顧全局和微觀的新型鈣成像技術(shù)。重慶在體鈣成像nVoke

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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)行活動(dòng)動(dòng)物成像的時(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yizhi(Wangetal.,2000);觀察活動(dòng)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。寧波細(xì)胞鈣離子鈣成像nVista3.0鈣離子在很多生理活動(dòng)中都發(fā)揮著重要作用。

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鈣離子通過(guò)參與多種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)途徑來(lái)調(diào)控絕大多數(shù)類(lèi)型神經(jīng)元的功能。由于鈣離子信號(hào)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(shù)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(hào)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(lèi)。

研究顯示NL189BLA神經(jīng)元通過(guò)投射到CEA來(lái)控制探索行為中動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)速度和瞬時(shí)停滯。隨著進(jìn)一步的探索,該神經(jīng)元群體的活性以經(jīng)驗(yàn)依賴(lài)性的方式增加,而NL189BLA神經(jīng)元的暫時(shí)性功能喪失會(huì)導(dǎo)致瞬間停滯的yizhi,而且這些行為停滯與焦慮和恐懼無(wú)關(guān)。動(dòng)物在這些停滯點(diǎn)開(kāi)始和終止探索性旅程并在停滯后會(huì)改變頭部朝向和運(yùn)動(dòng)軌跡方向,因此在熟悉的位置進(jìn)行短暫停滯可能是替代性嘗試錯(cuò)誤行為的決策。這些結(jié)果揭示杏仁核作為新穎性/熟悉性檢測(cè)器以及行為效應(yīng)器環(huán)路的共同作用,其具有基于探索行為期間的空間經(jīng)驗(yàn)來(lái)驅(qū)動(dòng)或yizhi自發(fā)運(yùn)動(dòng)的能力,這對(duì)于動(dòng)物在自然界中安全有效的探索未知環(huán)境是十分必要的。對(duì)鈣離子的功能研究中,鈣指示劑是必不可少的工具。

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紫外光激發(fā)Ca2+熒光探針Fura-2和Indo-1都是紫外光激發(fā)的雙波長(zhǎng)Ca2+熒光指示劑,也是目前較常用的比率型鈣離子熒光探針。與其他代的熒光指示劑相比,它們的熒光信號(hào)更強(qiáng),對(duì)Ca2+的選擇性也更強(qiáng)。比率指示劑會(huì)在與Ca2+結(jié)合后會(huì)改變吸收/發(fā)射特性。以雙波長(zhǎng)激發(fā)指示劑Fura-2為例。如圖2所示,低Ca2+濃度下,F(xiàn)ura-2在~380nm處激發(fā),高Ca2+濃度下,在~340nm處激發(fā)。光譜由兩個(gè)峰組成:左側(cè)較短波長(zhǎng)的吸收峰隨Ca2+濃度的增加而增大,右側(cè)較長(zhǎng)波長(zhǎng)的吸收峰隨Ca2+濃度的增加而減小。通過(guò)340/380nm交替激發(fā),獲取在510nm處對(duì)應(yīng)的發(fā)射光熒光強(qiáng)度的比率,就可以對(duì)Ca2+濃度進(jìn)行定量的測(cè)量。因?yàn)镕ura-2結(jié)果準(zhǔn)確,且不易被漂白,所以得到了普遍使用。神經(jīng)元鈣成像的原理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)。北京鈣成像nVista3.0

傳統(tǒng)鈣成像實(shí)驗(yàn)要求成像的光路極為穩(wěn)定。重慶在體鈣成像nVoke

想要對(duì)鈣離子的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行有效的檢測(cè),鈣離子指示劑的選擇顯得尤為重要。鈣離子熒光指示劑在未結(jié)合鈣離子前幾乎無(wú)熒光,與鈣離子結(jié)合后,熒光強(qiáng)度xianzhu增強(qiáng)。利用這一原理,可以通過(guò)指示劑的信號(hào)強(qiáng)弱來(lái)觀察細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度水平的變化。根據(jù)激發(fā)光波長(zhǎng)范圍,鈣離子指示劑可以分為可見(jiàn)光激發(fā)和紫外光激發(fā),而根據(jù)其工作原理又可以分為比率和非比率型。常見(jiàn)的鈣離子指示劑有以下幾種:紫外光激發(fā)Ca2+熒光探針、可見(jiàn)光激發(fā)Ca2+熒光探針、轉(zhuǎn)基因Ca2+指示劑。重慶在體鈣成像nVoke