解决钙离子信号和BOLD信号转换:功能核磁共振成像主要依赖于神经元兴奋后局部耗氧与血流振幅的不一致,通过测定血氧水平依赖性(BOLD)信号间接反映神经元活动。而钙成像技术则是直接通过钙离子浓度变化反映神经元活动。将这两种技术联用,需要考虑BOLD信号和钙离子浓度变化之间的转换。研究人员通过卷积函数比较好化的将钙离子信号转换为BOLD信号,实现这两者之间比较大的关联。研究人员利用钙离子指示剂工具小鼠发现在低频刺激下(0.009–0.08赫兹),小鼠皮层钙离子活动变化与BOLD信号的一致性比较好。此外,钙离子活动变化与BOLD功能连接的关联存在区域的依赖性:钙离子和BOLD连接强度相关性在桶状皮层与同侧半球内的脑区呈正相关关系(同步化),但与对侧半球内的脑区呈负相关。这种区域功能依赖性表明BOLD的连接来自于不同细胞群的协同神经活动。钙成像技术发现钙离子产生各种各样的胞内信号。上海特色服务钙成像量大从优
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。神经元钙成像什么价格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。
多种钙离子指示剂和钙成像手段的存在使研究人员能够根据具体的实验需要进行选择。同样,选择合适的检测设备也是至关重要的。对于使用CCD/sCMOS相机的成像系统来说,有两个要求是很基本的:采集速度:根据不同的应用所需的相机帧速也不同,对于神经细胞来说,一般要求相机速度至少在10fps以上,有些高速应用场景可能需要几百甚至上千Hz的帧速。灵敏度:为了尽可能降低光漂白和其他副作用(特别是蓝光激发时),需要降低激发光强度。因此相机要在较宽的发射光波长范围上具有高灵敏度,才能检测到弱光条件下的信号,并适应不同的染料的光谱发射特性。
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。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。
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,较终形成学习、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。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。美国动物神经元钙成像口碑好
通过钙成像技术发现当神经元活动的时候,胞内钙离子浓度能上升 10 - 100 倍。上海特色服务钙成像量大从优
钙离子成像技术(Calciumimaging)是指利用钙离子指示剂监测组织内钙离子浓度的方法,常用于神经系统的研究,指示神经元内钙离子的变化,提示神经元活动。其原理在于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,<spanlang=EN-US>Calciumindicator),将神经元中钙离子的浓度通过荧光强度表现出来,并被显微镜捕捉,从而达到监测神经元活动的目的。钙离子在神经元功能中起着重要的作用:它们作为细胞内的信号可触发响应,如改变基因表达和突触囊泡中神经递质的释放。由于细胞内有离子泵在各种信号刺激下选择性地运输这些离子,胞内钙浓度是高度动态的。钙成像利用钙离子流的优势,在活神经细胞上直接可视化钙信号。上海特色服务钙成像量大从优