在生物有机体,钙离子产生各种各样的胞内信号,这些胞内信号几乎在每种类型的细胞中都存在,且在很多功能方面有重要作用,例如对心肌细胞收缩的控制和从细胞增殖到细胞死亡整个细胞周期的调节等。在哺乳动物的神经系统中,钙离子是一类重要的神经元胞内信号分子。在静息状态下,大部分神经元的胞内钙离子浓度为50-100nM,而当神经元活动的时候,胞内钙离子浓度能上升10-100倍,增加的钙离子对于包含有神经递质的突触囊泡的胞吐释放过程必不可少。也就是说神经元的活动与其内部的钙离子浓度密切相关,神经元在放电的时候会爆发出一个短暂的钙离子浓度高峰。神经元钙成像(calciumimaging)技术的原理就是借助钙离子浓度与神经元活动之间的严格对应关系,利用特殊的荧光染料或者蛋白质荧光探针(钙离子指示剂,calciumindicator),将神经元当中的钙离子浓度通过荧光强度表现出来,从而达到检测神经元活动的目的。钙成像显微镜由软件控制的电子对焦方式,让成像更加稳定清晰。深圳动物神经元钙成像nVoke2.0
钙离子通过参与多种细胞内信号传导途径来调控绝大多数类型神经元的功能。由于钙离子信号在已知的细胞器结构中发挥其特定的功能,钙离子成像显得尤为重要。在神经系统中,由于神经元的多样性,导致钙离子功能也多样化。在突触前膜,钙内流激发贮存神经递质的神经小泡向胞外释放;在突触后膜,树突棘内钙水平瞬间升高,介导了突触可塑性;在细胞核内,钙信号能够调控基因转录。现在常使用的钙离子指示剂有化学性钙离子指示剂(ChemicalIndicators)和基因编码钙离子指示剂(GeneticallyEncodedIndicators)两类。南京荧光显微钙成像价格多少神经元钙成像的原理是利用特殊的荧光染料或钙离子指示剂将神经元中钙离子浓度的变化通过荧光强度表现出来。
CaMPARI,一种能够兼顾全局和微观的新型钙成像技术,包含CaMPARI以及CaMPARI2(第二代)。其原理在于,CaMPARI蛋白在正常状态下会发出绿色荧光,而如果对这种蛋白同时使用高浓度钙离子与紫外光处理,它就会不可逆、长久地转变成另一种能发出红色荧光的构象,即实现将瞬间的神经元活动变成长久的红色荧光蛋白表达。研究人员通过转基因技术将这种新型蛋白导入到实验动物的神经系统中,然后用度的紫外光照射动物的大脑,通过检查荧光,找到发红色荧光的神经元,这些神经元即是在紫外光照射期间活跃的神经元。由于紫外光可以对着整个大脑进行照射,所以理论上,人们可以对全脑进行检查。
解决钙成像装置对核磁成像的干扰:考虑到金属对核磁成像的影响,研究人员在核磁共振成像的模块上装上了钙成像模块,该成像模块所有的金属元件全部被更换为非导电塑料。考虑到磁场对光纤记录系统的干扰,减少钙信号的噪音,将相干光纤激光器与核磁共振放置相邻不同的房间。解决钙成像和核磁成像区域的一致性:在成像过程中,以皮层区域的血管分布为参照物,以保证钙成像和核磁成像的区域基本保持一致。但在实际成像中,钙离子变化和血氧水平依赖性信号所响应的区域并不是完全重合。因此研究人员将响应区域内的信号变化幅度进行均一化,尽量避免因统计阈值引起差异。超微显微钙成像显微镜是研究活动动物神经活动必要仪器。
细胞内钙离子作为重要的信号分子其作用具有时间性和空间性。当di1个细胞兴奋时,产生了一个电冲动,此时,细胞外的钙离子流入该细胞内,促使该细胞分泌神经递质,神经递质与相邻的下一级神经细胞膜上的蛋白分子结合,促使这一级神经细胞产生新的电冲动。以此类推,神经信号便一级一级地传递下去,从而构成复杂的信号体系,终形成学习、记忆等大脑的高级功能。在哺乳动物神经系统中,钙离子同样扮演着重要的信号分子的角色。静息状态下大部分神经元细胞内钙离子浓度约为50-100nM,而细胞兴奋时钙离子浓度能瞬间上升10-100倍,增加的钙离子对于突触囊泡胞吐释放神经递质的过程必不可少。众所周知,只有游离钙才具有生物学活性,而细胞质内钙离子浓度由钙离子的内外流平衡所决定,同时也受钙结合蛋白的影响。细胞外钙离子内流的方式有很多种,其中包括电压门控钙离子通道、离子型谷氨酰胺受体、烟碱型胆碱能受体(nAChR)和瞬时受体电位C型通道(TRPC)等。神经元钙成像的原理就是利用特殊的荧光染料或钙离子指示剂将神经元中钙离子浓度的变化通过荧光强度表现出来,以反映神经元活性。该方法可以同时观察多个功能或位置相关的脑细胞。钙成像系统集成自动控制和精确计时的多模式输入端口。宁波inscopix钙成像nVista3.0
功能性多神经元钙成像是一种通过记录神经元内Ca2+信号变化,监测大量神经元动作电位的光学记录技术。深圳动物神经元钙成像nVoke2.0
包含钙离子指示剂的细胞可以通过荧光显微镜(fluorescencemicroscope)观测,然后通过CCD摄像机捕捉、记录图像。现在钙成像技术主要在以下几类神经科学研究方面有广泛应用:1.记录培养的神经元的活动。2.记录脑片上神经元的活动。记录神经元的活动。由于离体实验本身的限制,现在越来越多的神经方面科学家倾向于做在体钙成像实验,希望能得到更准确且更能反应生理状况的数据。得益于双光子荧光显微镜的发展,现在在实验动物处于huoti状态下的钙成像技术取得了飞速进展。4.记录神经元树突和树突棘(spine)的活动。由于对于实验精度的要求,有些科学家不仅只想记录单个神经元的反应,他们还想更确切地知道神经元上哪些树突和树突棘参与了某个行为,也就是说他们需要在huoti条件下,对单根树突以及某些spine进行钙成像记录实验。由于双光子荧光显微镜和GCaMP6基因编码钙离子指示剂的发展,现在,对树突和树突棘用钙成像实验进行记录也成为了可能。深圳动物神经元钙成像nVoke2.0