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。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。南京动物神经元钙成像nVoke
与传统的单光子宽视野荧光显微镜相比,多光子显微镜(MPM)具有光学切片和深层成像等功能,这两个优势极大地促进了研究者们对于完整在体大脑深处神经的了解与认识。2019年,JeromeLecoq等人从大脑深处的神经元成像、大量神经元成像、高速神经元成像这三个方面论述了相关的MPM技术。想要将神经元活动与复杂行为联系起来,通常需要对大脑皮质深层的神经元进行成像,这就要求MPM具有深层成像的能力。激发和发射光会被生物组织高度散射和吸收是限制MPM成像深度的主要因素,虽然可以通过增加激光强度来解决散射问题,但这会带来其他问题,例如烧坏样品、离焦和近表面荧光激发。增加MPM成像深度比较好的方法是用更长的波长作为激发光。南京inscopix钙成像nVoke钙成像系统支持联网,基于网络的软件可让您随时随地监控数据。
Anderson研究团队发现实验室雄性小鼠对雌性和雄性的攀爬行为可以通过是否存在超声发声(USV)来区分。这些和更多的行为数据表明,大多数雄性主导的攀爬是攻击性的,尽管在极少数情况下可能是性行为。研究人员调查了USV+和USV-攀爬是否使用相同或不同的下丘脑神经基质。通过使用Inscopix自由行为显微钙成像方法观察内侧视前区(MPOA)或腹内侧下丘脑腹侧细分(VMHvl)中雌ji su受体1(ESR1)阳性神经元,发现在小鼠活动中可以解码出在USV+和USV-攀爬过程中神经元活动的独特模式。交叉光遗传刺激表达ESR1和囊状GABA转运蛋白(VGAT)的MPOA神经元,可 促进USV+攀爬,并将雄性的定向攻击转换为USV攀爬。
JaneliaResearchCampus霍华德休斯顿医学研究所(HHMI)ScottSternson课题组研究了影响这种源源不断的食欲的神经机制。他们通过使用Inscopix小显微镜观察小鼠脑干区域的神经元,发现贪念美食的小鼠可能是因为特殊的大脑区域对美食和奶茶比其他小鼠更加敏感。本能会驱使我们在感到饥饿和干渴的时候寻找食物,在找到食物或水时通过眼睛看、鼻子闻、嘴巴尝等方式来感受和决定要不要吃,吃到一定程度产生满足感(或是吃了还想吃的不满足感)。因此,要把大脑中汇集的关于吃喝的各类信号分清楚,并找出控制不同吃喝行为的神经环路无疑是很有挑战的任务。ScottSternson博士的研究团队在小鼠大脑中寻找饥饿和干渴神经环路共存的脑区。他们注意到,脑干的蓝斑区(locuscoeruleus)附近有一群谷氨酸能神经元(被称为periLC神经元),参与进食和饮水的行为,是饿和渴的汇聚点。为了研究这些神经细胞的功能,研究小组开发了一种技术,可以让小鼠在自由活动的同时,通过Inscopix自由活动钙成像显微镜观察记录脑干中periLC神经元的活动。这项研究的作者龚蓉博士表示,解决这个技术是此项研究的关键。钙是模型动物神经细胞内重要的第二信使,参与细胞多种功能的调节,可以产生多种细胞内信号。
钙离子在很多生理活动中都发挥着重要作用,除了在肌肉细胞收缩中扮演着重要角色,钙离子也是神经元活动的重要“风向标”之一:当神经元膜电位发生去极化,产生的动作电位传导到神经元轴突末梢时,细胞膜上的电压门控钙离子通道打开,大量钙离子内流,包含神经递质的囊泡由突触前膜释放至后膜,下游神经元就得以接受到上游的信号。因此,钙离子成像可以追踪神经元动作电位,从而帮助我们了解神经元集群的活动,可以用于感知觉,学习记忆,社会性行为等各种各样的研究中钙成像技术能直接测量神经元和神经元组织中动态的钙流动。宁波超微显微钙成像售后保障
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现在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。(A)单细胞注射法;(B)network loading法;(C)通过病毒转染使其基因编码钙离子指示剂(expression of genetically encoded calcium indicators, GECI)南京动物神经元钙成像nVoke
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