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江苏细胞钙离子钙成像动物行为学

发布时间:2022-08-08   来源:优博企业信息网   阅览次数:768次   

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,它的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,通过这个变化来daibiao细胞的功能状态。目前这种技术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。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。江苏细胞钙离子钙成像动物行为学

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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。合肥神经细胞钙成像小鼠头戴式微型显微镜为后续清醒动物脑功能钙成像研究提供了一套可靠的显微成像系统。

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近年来出现了通过植入性的microscope或microlens进行freelymoving动物钙成像的技术。如光纤成像法:使用一端带有GRINlens的光纤连接显微镜和动物大脑,从特定脑区发出的荧光信号被光纤收集,然后通过相机成像。动物头部只需植入GRINlens,方便活动,而且可以同时植入多个lens来观察不同的脑区之间的联系和相互作用。还有直接植入动物大脑的微型荧光显微镜,将GRINlens直接植入皮层下的海马,下丘脑,丘脑等区域,可以监测深部脑区的神经元活动。这种微型显微镜的重量只有几克,不会影响动物自由活动,可以提供800μm×600μm视野和1.50μm横向分辨率。

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。


现在钙成像技术使用的钙离子指示剂主要有化学性钙离子指示剂和基因编码钙离子指示剂。

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神经元钙成像技术离不开钙离子指示剂的应用,不同类型的指示剂各有其独特的功能。那么这些指示剂是如何负载细胞的呢?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。通过钙成像技术检测活动动物记录神经元的活动。美国光遗传钙成像供应商

钙成像相关仪器设备设计团队一直在研究并提高系统成像帧速、系统信号水平。江苏细胞钙离子钙成像动物行为学

大家都知道,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。江苏细胞钙离子钙成像动物行为学

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