目前有三種在神經元上填充鈣離子指示劑的方法,且都可以用于體內和體外研究。第一種方法是利用玻璃吸管將膜滲透性鹽或葡聚糖形式的指示劑注入單個神經元中。此方法方便實驗者控制單個神經元內的鈣離子指示劑濃度且信噪比較高。第二種是利用“批量加載”的方法將鈣離子指示劑染料負載神經元,觀察對象為一群神經元。盡管此方法可能導致一些膠質細胞也被指示劑所標記,但提高了整體神經元的標記百分比,使研究者得以觀察到一群神經元內動作電位相關性的活動。第三種也較為常用,通過病毒轉染的方式使其基因編碼鈣離子指示劑。(A)單細胞注射法;(B)networkloading法;(C)通過病毒轉染使其基因編碼鈣離子指示劑(expressionofgeneticallyencodedcalciumindicators,GECI)鈣成像技術被廣泛應用于同時監測成百上千個神經元內鈣離子的變化。深圳神經元鈣成像nVoke2.0
包含鈣離子指示劑的細胞可以通過熒光顯微鏡(fluorescencemicroscope)觀測,然后通過CCD攝像機捕捉、記錄圖像。現在鈣成像技術主要在以下幾類神經科學研究方面有廣泛應用:1.記錄培養的神經元的活動。2.記錄腦片上神經元的活動。記錄神經元的活動。由于離體實驗本身的限制,現在越來越多的神經方面科學家傾向于做在體鈣成像實驗,希望能得到更準確且更能反應生理狀況的數據。得益于雙光子熒光顯微鏡的發展,現在在實驗動物處于huoti狀態下的鈣成像技術取得了飛速進展。4.記錄神經元樹突和樹突棘(spine)的活動。由于對于實驗精度的要求,有些科學家不僅只想記錄單個神經元的反應,他們還想更確切地知道神經元上哪些樹突和樹突棘參與了某個行為,也就是說他們需要在huoti條件下,對單根樹突以及某些spine進行鈣成像記錄實驗。由于雙光子熒光顯微鏡和GCaMP6基因編碼鈣離子指示劑的發展,現在,對樹突和樹突棘用鈣成像實驗進行記錄也成為了可能。合肥神經元鈣成像nVista3.0我們的鈣成像系統集成自動控制和精確計時的多模式輸入端口。
解決鈣成像裝置對核磁成像的干擾:考慮到金屬對核磁成像的影響,研究人員在核磁共振成像的模塊上裝上了鈣成像模塊,該成像模塊所有的金屬元件全部被更換為非導電塑料。考慮到磁場對光纖記錄系統的干擾,減少鈣信號的噪音,將相干光纖激光器與核磁共振放置相鄰不同的房間。解決鈣成像和核磁成像區域的一致性:在成像過程中,以皮層區域的血管分布為參照物,以保證鈣成像和核磁成像的區域基本保持一致。但在實際成像中,鈣離子變化和血氧水平依賴性信號所響應的區域并不是完全重合。因此研究人員將響應區域內的信號變化幅度進行均一化,盡量避免因統計閾值引起差異。
多種鈣離子指示劑和鈣成像手段的存在使研究人員能夠根據具體的實驗需要進行選擇。同樣,選擇合適的檢測設備也是至關重要的。對于使用CCD/sCMOS相機的成像系統來說,有兩個要求是很基本的:采集速度:根據不同的應用所需的相機幀速也不同,對于神經細胞來說,一般要求相機速度至少在10fps以上,有些高速應用場景可能需要幾百甚至上千Hz的幀速。靈敏度:為了盡可能降低光漂白和其他副作用(特別是藍光激發時),需要降低激發光強度。因此相機要在較寬的發射光波長范圍上具有高靈敏度,才能檢測到弱光條件下的信號,并適應不同的染料的光譜發射特性。清醒動物腦功能鈣成像的微型顯微鏡的研究在不斷實踐中。
想要對鈣離子的動態變化進行有效的檢測,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合鈣離子前幾乎無熒光,與鈣離子結合后,熒光強度明顯增強。利用這一原理,可以通過指示劑的信號強弱來觀察細胞內鈣離子濃度水平的變化。根據激發光波長范圍,鈣離子指示劑可以分為可見光激發和紫外光激發,而根據其工作原理又可以分為比率和非比率型。常見的鈣離子指示劑有,紫外光激發Ca2+熒光探針、可見光激發Ca2+熒光探針、轉基因Ca2+指示劑。想要同時觀察軸突和樹突的鈣離子信號,大視野是很重要的。鈣成像價位
現在鈣成像技術使用的鈣離子指示劑主要有化學性鈣離子指示劑和基因編碼鈣離子指示劑。深圳神經元鈣成像nVoke2.0
想要對鈣離子的動態變化進行有效的檢測,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合鈣離子前幾乎無熒光,與鈣離子結合后,熒光強度xianzhu增強。利用這一原理,可以通過指示劑的信號強弱來觀察細胞內鈣離子濃度水平的變化。根據激發光波長范圍,鈣離子指示劑可以分為可見光激發和紫外光激發,而根據其工作原理又可以分為比率和非比率型。常見的鈣離子指示劑有以下幾種:紫外光激發Ca2+熒光探針、可見光激發Ca2+熒光探針、轉基因Ca2+指示劑。深圳神經元鈣成像nVoke2.0