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。随着荧光显微镜技术的迅速发展,在体钙成像技术得到了蓬勃发展。浙江神经元钙成像供应商
在神经系统研究中,我们常使用钙指示剂表征钙离子浓度变化,以反映神经元的活动。常见的钙成像方法有双光子荧光成像和单光子荧光成像两种,其中后者是研究脑神经活动的常用方法。但与双光子成像相比,单光子成像更易受到来自神经元的高水平串扰,导致信噪比降低。不仅如此,采集活动信号时还易被来自近距离通过的轴突和树突的信号所污染,造成的非特异性信号,这些均严重影响对神经元活动反应的精细成像。因而,在单光子荧光成像的基础上,研究团队在细胞核中表达遗传编码的钙指示剂,从而消除神经纤维信号。但与经典的胞质钙成像相比,钙进入细胞核的要求降低了这种成像的时间精度。江苏细胞钙离子钙成像采购信息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。
目前可用的指示剂较多,根据荧光光谱、与钙离子亲和力及其化学特性的不同大致分为化学性钙离子指示剂和基因编码钙离子指示剂。前者指可特异性与钙离子结合的小分子,常用的有fura-2、indo-1等;而后者主要指来源于绿色荧光蛋白GFP及其变异体的蛋白质,可与钙调蛋白和肌球蛋白轻链激酶M13域结合,常用的有GCaMP、TN-XXL等,其中GCaMP5G和GCaMP6被广泛应用于在体钙成像研究中。生物荧光蛋白:Aequorin是水母荧光素(coelenterazine)通过硫酸酯键或过氧化键紧紧连到脱辅水母发光蛋白上形成的,遇到钙离子就发出470nm蓝光,可以作为钙离子的检测试剂;化学钙离子指示剂:Fura-2可在紫外光下被jihuo且发射出505-520nm光;基于FRET的基因编码的钙指示剂;单个荧光基因编码的钙指示剂。
指示剂是如何负载细胞,目前有三种在神经元上填充钙离子指示剂的方法,且都可以用于体内和体外研究。第一种方法是利用玻璃吸管将膜渗透性盐或葡聚糖形式的指示剂注入单个神经元中。此方法方便实验者控制单个神经元内的钙离子指示剂浓度且信噪比较高。第二种是利用“批量加载”的方法将钙离子指示剂染料负载神经元,观察对象为一群神经元。尽管此方法可能导致一些胶质细胞也被指示剂所标记,但明显提高了整体神经元的标记百分比,使研究者得以观察到一群神经元内动作电位相关性的活动。第三种也较为常用,通过病毒转染的方式使其基因编码钙离子指示剂。钙离子也是神经元活动的重要“风向标”之一。
想要对钙离子的动态变化进行有效的检测,钙离子指示剂的选择显得尤为重要。钙离子荧光指示剂在未结合钙离子前几乎无荧光,与钙离子结合后,荧光强度xianzhu增强。利用这一原理,可以通过指示剂的信号强弱来观察细胞内钙离子浓度水平的变化。根据激发光波长范围,钙离子指示剂可以分为可见光激发和紫外光激发,而根据其工作原理又可以分为比率和非比率型。常见的钙离子指示剂有以下几种:紫外光激发Ca2+荧光探针、可见光激发Ca2+荧光探针、转基因Ca2+指示剂。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。北京神经细胞钙成像生产厂家
钙成像系统具有单细胞分辨率的大视野的特征。浙江神经元钙成像供应商
对于双光子(2P)钙成像而言,离焦和近表面荧光激发是两个大的深度限制因素,而对于三光子成像这两个问题大大减小,但是三光子成像由于荧光团的吸收截面比2P要小得多,所以需要更高数量级的脉冲能量才能获得与2P激发的相同强度的荧光信号。功能性三光子显微镜比结构性三光子显微镜的要求更高,它需要更快速的扫描,以便及时采样神经元活动;需要更高的脉冲能量,以便在每个像素停留时间内收集足够的信号。复杂的行为通常涉及到大型的大脑神经网络,该网络既具有局部的连接又具有远程的连接。要想将神经元活动与行为联系起来,需要同时监控非常庞大且分布guangfan的神经元的活动,大脑中的神经网络会在几十毫秒内处理传入的刺激,要想了解这种快速的神经元动力学,就需要MPM具备对神经元进行快速成像的能力。快速MPM方法可分为单束扫描技术和多束扫描技术浙江神经元钙成像供应商