钙成像基本参数
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科学家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。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。江苏荧光钙成像nVoke

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不论采用哪一类钙离子指示剂,总体上成像记录过程是非常类似的。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。南京神经元钙成像什么价格近年来出现了通过植入性的显微镜或透镜进行活动动物钙成像的技术。

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转基因Ca2+指示剂:转基因技术和光遗传技术的飞速发展,催生了基因编码的Ca2+指示剂(GECIs)。它们不依赖于荧光染料,可以靶向特定的组织,如神经细胞、心肌细胞、T细胞等,并且可以避免荧光指示剂带来的的许多问题,是监测转基因动物体内钙离子的一个极好的工具。个基因编码的钙离子指示剂Cameleon早在1997年就发表了。它是利用与钙离子结合后发生结构变化,作为供体的CFP和作为受体的YFP之间产生FRET的原理。2000年,GCaMP诞生了。它是增强型绿色荧光蛋白(EGFP)和钙调蛋白(结合钙离子)、钙调蛋白结合肽M13组成的,结合钙离子后,钙调素-M13相互作用引起GFP空间结构变化,发出绿色荧光(图5)。GCaMP的问世有着**性的意义,它改变了我们观察神经元群体活动的方式,让科学家们可以在成千上万的细胞中,看到哪些神经元在放电,它们放电的模式和规律是怎样的,从而进一步探索各种内在的神经机制。

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。钙信号在大脑皮层中更能反映神经元的活性,因此神经元钙信号的检测对研究大脑皮层功能至关重要。

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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。钙离子在很多生理活动中都发挥着重要作用。宁波荧光钙成像nVista3.0

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。江苏荧光钙成像nVoke

可见光激发Ca2+荧光探针:与紫外光激发探针相比,可见光激发Ca2+探针具有更强的染料吸收性能,对Ca2+变化水平检测敏感度也更高,能够降低对活细胞的光毒性和样品自发荧光以及光散射的干扰,且无光谱偏移。较常使用的可见光激发Ca2+荧光探针有Fluo-3,Fluo-4,Rhod-2等,同时他们也都是非比率型指示剂。Fluo-3是较常用的可见光激发Ca2+荧光指示剂之一,是典型的的单波长指示剂,比较大激发波长为506nm,比较大发射波长为526nm。它与Ca2+结合之前几乎无荧光,结合后荧光会增加60至100倍,从而避免了细胞自身的荧光干扰。实际检测时推荐使用的激发波长为488nm左右,发射波长为525~530nm(图3)。Fluo-3可以用在激光共聚焦显微成像或流式细胞仪中。它还有一个升级版本Fluo-4,在相同Ca2+浓度下信号更强。江苏荧光钙成像nVoke

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