霍华德休斯顿医学研究所(HHMI)ScottSternson课题组研究了影响这种源源不断的食欲的神经机制。他们通过使用Inscopix小显微镜观察小鼠脑干区域的神经元,发现贪念美食的小鼠可能是因为特殊的大脑区域对美食和奶茶比其他小鼠更加敏感。本能会驱使我们在感到饥饿和干渴的时候寻找食物,在找到食物或水时通过眼睛看、鼻子闻、嘴巴尝等方式来感受和决定要不要吃,吃到一定程度产生满足感(或是吃了还想吃的不满足感)。因此,要把大脑中汇集的关于吃喝的各类信号分清楚,并找出控制不同吃喝行为的神经环路无疑是很有挑战的任务。ScottSternson博士的研究团队在小鼠大脑中寻找饥饿和干渴神经环路共存的脑区。他们注意到,脑干的蓝斑区(locuscoeruleus)附近有一群谷氨酸能神经元(被称为periLC神经元),参与进食和饮水的行为,是饿和渴的汇聚点。为了研究这些神经细胞的功能,研究小组开发了一种技术,可以让小鼠在自由活动的同时,通过Inscopix自由活动钙成像显微镜观察记录脑干中periLC神经元的活动。这项研究的作者龚蓉博士表示,解决这个技术是此项研究的关键。清醒动物脑功能钙成像的微型显微镜的研究在不断实践中。北京细胞钙离子钙成像哪里买
多种钙离子指示剂和钙成像手段的存在使研究人员能够根据具体的实验需要进行选择。同样,选择合适的检测设备也是至关重要的。对于使用CCD/sCMOS相机的成像系统来说,有两个要求是很基本的:采集速度:根据不同的应用所需的相机帧速也不同,对于神经细胞来说,一般要求相机速度至少在10fps以上,有些高速应用场景可能需要几百甚至上千Hz的帧速。灵敏度:为了尽可能降低光漂白和其他副作用(特别是蓝光激发时),需要降低激发光强度。因此相机要在较宽的发射光波长范围上具有高灵敏度,才能检测到弱光条件下的信号,并适应不同的染料的光谱发射特性。合肥在体钙成像inscopix传统钙成像实验要求成像的光路极为稳定。
钙是机体的组成元素之一。钙离子作为电流载体维持细胞内外的电化学梯度,同时在细胞的生命活动中扮演着重要角色。作为第二信使,钙参与细胞周期、细胞代谢、细胞分化、坏死、凋亡等等许多重要的生理过程。细胞内的钙离子水平通常很低,一般胞浆中的自由钙约为100nM。胞内的钙可被各种亚细胞器所贮存,据文献报道:其中约50%位于细胞核,30%位于线粒体,14%位于内质网,5%位于胞膜上,1%位于胞质内,且因为钙离子易与磷酸和碳酸复合物形成不溶物,故游离钙只占[1]。细胞可以通过钙内流、内钙释放及膜系统上的降钙蛋白等一整套完整的监控系统来维持细胞内钙的内稳状态。例如与钙内流相关的通道例如电压门控性钙离子通道VDCC、受体活跃的通道RACC;与内钙释放相关的受体如内质网上的IP3受体;以及降钙相关的脂膜及线粒体上的主动运输的钙泵系统等等[2]。近20年来钙的荧光成像及测定技术发展迅速,出现了各种各样的钙荧光指示剂,结合不断发展的显微成像系统,我们可以对活细胞的钙离子进行测定及成像,进一步揭示其生理机制及相关疾病的发病机制。钙成像的荧光指示剂钙成像的荧光探针一般均为Ca2螯合剂EGTA,APTRA,BAPTA的衍生物,它们可以结合钙离子从而显示一个光谱响应。
利用钙成像技术记录大脑活动。随着功能光学成像技术的发展,神经学家们已经可以研究脑区和神经元内部的工作情况。功能钙成像技术就是其中之一,其主要原理是将外源性荧光信号和生理现象耦合起来——通过荧光染料信号的改变反映细胞内游离钙离子浓度,以此daibiao细胞的功能状态。目前它被广泛应用于实时监测一群相关神经元内钙离子的变化,从而判断其功能活动。该技术的出现使得科学家可以亲眼目睹神经信号在神经网络之中时间和空间上的传递穿梭。有了钙成像技术,原本悄无声息的神经活动就变成了一幅斑斓闪烁的壮观影像。
单光子显微技术是相对成熟的荧光显微技术,但由于单光子显微技术使用的激发光波长较短,成像深度比较有限;能量比较大,会造成对荧光物质的漂白,光毒性严重。激光共焦扫描显微镜由于共焦显微镜的孔径很小,实现样本三维成像要逐点扫描,成像速度慢,对样本损害大,很难用于长时间活细胞成像实验。而宽场显微镜能够很好地实现实时动态成像,光漂白小,因而较早应用于活细胞内的实时检测,但宽场显微镜由于离焦信号的干扰,难以实现多维成像。钙成像系统在自由行为动物上对钙离子动态进行单细胞分辨率级别的持久成像。合肥光遗传钙成像生产厂家
钙成像技术被广泛应用于同时监测成百上千个神经元内钙离子的变化。北京细胞钙离子钙成像哪里买
解决钙离子信号和BOLD信号转换:功能核磁共振成像主要依赖于神经元兴奋后局部耗氧与血流振幅的不一致,通过测定血氧水平依赖性(BOLD)信号间接反映神经元活动。而钙成像技术则是直接通过钙离子浓度变化反映神经元活动。将这两种技术联用,需要考虑BOLD信号和钙离子浓度变化之间的转换。研究人员通过卷积函数比较好化的将钙离子信号转换为BOLD信号,实现这两者之间比较大的关联。研究人员利用钙离子指示剂工具小鼠发现在低频刺激下(0.009–0.08赫兹),小鼠皮层钙离子活动变化与BOLD信号的一致性比较好。此外,钙离子活动变化与BOLD功能连接的关联存在区域的依赖性:钙离子和BOLD连接强度相关性在桶状皮层与同侧半球内的脑区呈正相关关系(同步化),但与对侧半球内的脑区呈负相关。这种区域功能依赖性表明BOLD的连接来自于不同细胞群的协同神经活动。北京细胞钙离子钙成像哪里买