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哺乳动物进入睡眠后神经元活动发生了戏剧性的变化,觉醒的神经元活动被认为会增加睡眠需求。其他脑细胞(胶质细胞)在自然睡眠-觉醒周期中的变化以及它们在睡眠调节中的作用相对来说还没有被研究过。华盛顿州立大学ElsonS.Floyd医学院生物医学系的MarcosG.Frank研究团队于2020年9月24日在CurrentBiology上发表论文“ARoleforAstroglialCalciuminMammalianSleepandSleepRegulation”,通过使用滔博生物-Inscopix自由活动钙成像显微镜发现额叶皮层的星形胶质细胞钙浓度随睡眠和清醒而变化,会在睡眠剥夺后改变,并调节睡眠需求。钙离子成像可以追踪神经元动作电位。上海特色服务钙成像商家
CaMPARI,一种能够兼顾全局和微观的新型钙成像技术,包含CaMPARI以及CaMPARI2(第二代)。其原理在于,CaMPARI蛋白在正常状态下会发出绿色荧光,而如果对这种蛋白同时使用高浓度钙离子与紫外光处理,它就会不可逆、长久地转变成另一种能发出红色荧光的构象,即实现将瞬间的神经元活动变成长久的红色荧光蛋白表达。研究人员通过转基因技术将这种新型蛋白导入到实验动物的神经系统中,然后用度的紫外光照射动物的大脑,通过检查荧光,找到发红色荧光的神经元,这些神经元即是在紫外光照射期间活跃的神经元。由于紫外光可以对着整个大脑进行照射,所以理论上,人们可以对全脑进行检查。细胞钙离子钙成像inscopix可以对深部脑区、皮层区域等大部分脑区进行钙成像使用钙离子指示蛋白。
麻省理工学院和波士顿大学的研究人员近研究使用一种荧光探针,能够在大脑细胞处于电活动状态时点亮,可以立即对小鼠大脑中多个神经元的活动进行成像。麻省理工学院的脑科学和认知科学神经技术教授、兼生物工程学教授EdwardBoyden表示,只需要使用简单的光学显微镜,即可实现这项技术。神经科学家可以将大脑内电路的活动进行可视化,并将其与特定行为联系起来。“如果想研究一种行为或疾病,就需要对神经元群体的活动进行成像,让这些神经元群网络中协同工作。”Boyden说。
哥伦比亚大学ZuckermanMind大脑行为研究所的RuiM.Costa课题组于2020年10月7日在Cell杂志上发表了一篇题为AnAmygdalaCircuitMediatesExperience-DependentMomentaryArrestsduringExploration的文章,作者开发一种用于研究小鼠探索活动中瞬时停滞行为机制的新型实验,通过行为分析、环路映射、滔博生物-Inscopix自由活动钙成像显微镜结合光遗传学手段,提供介导经验依赖性的瞬时停滞行为的BLA神经元群体的jihuo和投射证据,表明BLA-CEA环路可以作为新颖/熟悉情境的检测器和效应器,用于基于空间位置的熟悉程度来生成自定进度的行为停滞,这一响应对于动物对未知环境进行安全有效的探索是至关重要的。细胞对钙离子有一套完备的监控系统以维持钙的内稳态平衡。
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。钙离子在很多生理活动中都发挥着重要作用。细胞钙离子钙成像inscopix
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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上海特色服务钙成像商家
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