哈爾濱光遺傳鈣成像動物行為學

細胞內(nèi)鈣離子作為重要的信號分子其作用具有時間性和空間性。當個細胞興奮時，產(chǎn)生了一個電沖動，此時，細胞外的鈣離子流入該細胞內(nèi)，促使該細胞分泌神經(jīng)遞質，神經(jīng)遞質與相鄰的下一級神經(jīng)細胞膜上的蛋白分子結合，促使這一級神經(jīng)細胞產(chǎn)生新的電沖動。以此類推，神經(jīng)信號便一級一級地傳遞下去，從而構成復雜的信號體系，較終形成學習、記憶等大腦的高級功能。在哺乳動物神經(jīng)系統(tǒng)中，鈣離子同樣扮演著重要的信號分子的角色。靜息狀態(tài)下大部分神經(jīng)元細胞內(nèi)鈣離子濃度約為50-100nM，而細胞興奮時鈣離子濃度能瞬間上升10-100倍，增加的鈣離子對于突觸囊泡胞吐釋放神經(jīng)遞質的過程必不可少。眾所周知，只有游離鈣才具有生物學活性，而細胞質內(nèi)鈣離子濃度由鈣離子的內(nèi)外流平衡所決定，同時也受鈣結合蛋白的影響。細胞外鈣離子內(nèi)流的方式有很多種，其中包括電壓門控鈣離子通道、離子型谷氨酰胺受體、煙堿型膽堿能受體（nAChR）和瞬時受體電位C型通道（TRPC）等。鈣成像技術在神經(jīng)科學研究中的應用。哈爾濱光遺傳鈣成像動物行為學

鈣成像技術在許多領域都有廣泛的應用，以下是一些常見的應用場景：1.神經(jīng)科學研究：鈣成像技術被廣泛應用于研究神經(jīng)元活動和神經(jīng)網(wǎng)絡的功能?？梢杂^察神經(jīng)元的鈣離子動態(tài)變化，揭示神經(jīng)元的興奮性和抑制性活動，研究神經(jīng)網(wǎng)絡的連接和信息傳遞。2.細胞信號傳導研究：鈣離子在細胞內(nèi)起著重要的信號傳導作用。鈣成像技術可以用于研究細胞內(nèi)鈣離子的濃度變化，揭示細胞信號傳導的機制和調(diào)控過程。3.細胞凋亡研究：鈣離子在細胞凋亡過程中扮演重要角色。鈣成像技術可以用于觀察細胞內(nèi)鈣離子的變化，研究細胞凋亡的啟動和執(zhí)行過程。4.藥理學研究：鈣成像技術可以用于評估藥物對細胞內(nèi)鈣離子濃度的影響。可以研究藥物的作用機制、藥物的劑量效應關系等。5.疾病研究：鈣成像技術可以應用于研究與鈣離子信號傳導相關的疾病，如神經(jīng)退行性疾病、心血管疾病等?？梢越沂炯膊“l(fā)生及發(fā)展的機制，為疾病的診斷和診療提供依據(jù)?？傊?，鈣成像技術在神經(jīng)科學、細胞生物學、藥理學和疾病研究等領域都有廣泛的應用，可以幫助揭示生物過程的機制和疾病的發(fā)生及發(fā)展過程。北京細胞鈣離子鈣成像inscopix鈣成像顯微鏡由軟件控制的電子對焦方式，讓成像更加穩(wěn)定清晰。

在神經(jīng)系統(tǒng)研究中，我們常使用鈣指示劑表征鈣離子濃度變化，以反映神經(jīng)元的活動。常見的鈣成像方法有雙光子熒光成像和單光子熒光成像兩種，其中后者是研究腦神經(jīng)活動的常用方法。但與雙光子成像相比，單光子成像更易受到來自神經(jīng)元的高水平串擾，導致信噪比降低。不僅如此，采集活動信號時還易被來自近距離通過的軸突和樹突的信號所污染，造成的非特異性信號，這些均嚴重影響對神經(jīng)元活動反應的精細成像。因而，在單光子熒光成像的基礎上，研究團隊在細胞核中表達遺傳編碼的鈣指示劑，從而消除神經(jīng)纖維信號。但與經(jīng)典的胞質鈣成像相比，鈣進入細胞核的要求降低了這種成像的時間精度。

轉基因Ca2+指示劑：轉基因技術和光遺傳技術的飛速發(fā)展，催生了基因編碼的Ca2+指示劑（GECIs）。它們不依賴于熒光染料，可以靶向特定的組織，如神經(jīng)細胞、心肌細胞、T細胞等，并且可以避免熒光指示劑帶來的的許多問題，是監(jiān)測轉基因動物體內(nèi)鈣離子的一個極好的工具。個基因編碼的鈣離子指示劑Cameleon早在1997年就發(fā)表了。它是利用與鈣離子結合后發(fā)生結構變化，作為供體的CFP和作為受體的YFP之間產(chǎn)生FRET的原理。2000年，GCaMP誕生了。它是增強型綠色熒光蛋白（EGFP）和鈣調(diào)蛋白（結合鈣離子）、鈣調(diào)蛋白結合肽M13組成的，結合鈣離子后，鈣調(diào)素-M13相互作用引起GFP空間結構變化，發(fā)出綠色熒光（圖5）。GCaMP的問世有著**性的意義，它改變了我們觀察神經(jīng)元群體活動的方式，讓科學家們可以在成千上萬的細胞中，看到哪些神經(jīng)元在放電，它們放電的模式和規(guī)律是怎樣的，從而進一步探索各種內(nèi)在的神經(jīng)機制。多種鈣離子指示劑和鈣成像手段的存在使研究人員能夠根據(jù)具體的實驗需要進行選擇。

細胞內(nèi)鈣離子作為重要的信號分子其作用具有時間性和空間性。當個細胞興奮時，產(chǎn)生了一個電沖動，此時，細胞外的鈣離子流入該細胞內(nèi)，促使該細胞分泌神經(jīng)遞質，神經(jīng)遞質與相鄰的下一級神經(jīng)細胞膜上的蛋白分子結合，促使這一級神經(jīng)細胞產(chǎn)生新的電沖動。以此類推，神經(jīng)信號便一級一級地傳遞下去，從而構成復雜的信號體系，較終形成學習、記憶等大腦的高級功能。在哺乳動物神經(jīng)系統(tǒng)中，鈣離子同樣扮演著重要的信號分子的角色。靜息狀態(tài)下大部分神經(jīng)元細胞內(nèi)鈣離子濃度約為50-100nM，而細胞興奮時鈣離子濃度能瞬間上升10-100倍，增加的鈣離子對于突觸囊泡胞吐釋放神經(jīng)遞質的過程必不可少。眾所周知，只有游離鈣才具有生物學活性，而細胞質內(nèi)鈣離子濃度由鈣離子的內(nèi)外流平衡所決定，同時也受鈣結合蛋白的影響。細胞外鈣離子內(nèi)流的方式有很多種，其中包括電壓門控鈣離子通道、離子型谷氨酰胺受體、煙堿型膽堿能受體（nAChR）和瞬時受體電位C型通道（TRPC）等。神經(jīng)元鈣成像的原理就是利用特殊的熒光染料或鈣離子指示劑將神經(jīng)元中鈣離子濃度的變化通過熒光強度表現(xiàn)出來，以反映神經(jīng)元活性。該方法可以同時觀察多個功能或位置相關的腦細胞。通過鈣成像技術發(fā)現(xiàn)當神經(jīng)元活動的時候，胞內(nèi)鈣離子濃度能上升 10 - 100 倍。寧波細胞鈣離子鈣成像grain lens

鈣成像技術能直接測量神經(jīng)元和神經(jīng)元組織中動態(tài)的鈣流動。哈爾濱光遺傳鈣成像動物行為學

鈣離子在很多生理性的活動中都發(fā)揮著重要作用，除了在肌肉細胞收縮中扮演著重要角色，鈣離子也是神經(jīng)元活動的重要“風向標”之一：當神經(jīng)元膜電位發(fā)生去極化，產(chǎn)生的動作電位傳導到神經(jīng)元軸突末梢時，細胞膜上的電壓門控鈣離子通道打開，大量鈣離子內(nèi)流，包含神經(jīng)遞質的囊泡由突觸前膜釋放至后膜，下游神經(jīng)元就得以接受到上游的信號。因此，鈣離子成像可以追蹤神經(jīng)元動作電位，從而幫助我們了解神經(jīng)元集群的活動，可以用于感知覺，學習記憶，社會性行為等各種各樣的研究中。哈爾濱光遺傳鈣成像動物行為學