美国光遗传钙成像

单光子显微技术是较成熟的荧光显微技术，但由于其使用的激发光波长较短，成像深度有限；能量较大,会造成对荧光物质的漂白,光毒性严重。激光共焦扫描显微镜由于共焦显微镜的孔径很小,实现样本三维成像要逐点扫描,成像速度慢,对样本损害大,很难用于长时间活细胞成像。而宽场显微镜能够很好地实现实时动态成像,光漂白小,因而较早应用于活细胞内的实时检测，但宽场显微镜由于离焦信号的干扰,难以实现多维成像。Derrick想重点介绍一下较为常用的观察设备——双光子荧光显微镜（Two-PhotonLaser-ScanningMicroscopy）。双光子显微成像技术是近些年发展起来的结合了共聚焦激光扫描显微镜和双光子激发技术的一种新型非线性光学成像方法,采用长波激发，能对组织进行深层次成像。常用的比较好激发波长大多位于800-900nm，而水、血液和固有组织发色团对这个波段的光吸收率低，此外散射的激发光子不能激发样品，因此背景第，光损伤小，适用于在体检测。双光子荧光成像技术能准确定位细胞内置入的微电极位置，从而观察胞体、树突甚至单个树突棘的活性。研究者可完整的观察神经组织的分辨荧光图像,甚至可以分辨神经细胞单个树突棘中的钙分布。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。美国光遗传钙成像

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。重庆神经细胞钙成像nVista3.0通过钙成像技术发现神经元的活动与其内部的钙离子浓度密切相关。

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，它的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，通过这个变化来daibiao细胞的功能状态。目前这种技术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。

近年来出现了通过植入性的microscope或microlens进行freelymoving动物钙成像的技术。如光纤成像法：使用一端带有GRINlens的光纤连接显微镜和动物大脑，从特定脑区发出的荧光信号被光纤收集，然后通过相机成像。动物头部只需植入GRINlens，方便活动，而且可以同时植入多个lens来观察不同的脑区之间的联系和相互作用。还有直接植入动物大脑的微型荧光显微镜，将GRINlens直接植入皮层下的海马，下丘脑，丘脑等区域，可以监测深部脑区的神经元活动。这种微型显微镜的重量只有几克，不会影响动物自由活动，可以提供800μm600μm视野和1.50μm横向分辨率。专业的钙成像显微镜使得钙成像变的直接。

nVista神经元超微钙成像系统是可以在自由活动的动物上进行大范围的动态荧光成像的设备。通过nVist，您可以视觉化细胞活动，同步行为学，以及长期追踪神经环路的活动。nVista被应用于全球的研究机构中，产生了影响力的大数据库。主要特征：利用GCamp钙离子探针进行成像功能完整的数据采集软件，实现对焦，调焦，行为同步化单细胞分辨率下，可同时捕获成百上千神经元活动长时间追踪细胞，追踪时间可长达数月电子对焦，保证视野范围的恒定自由动物行为学：可运用标准行为学测量方法，行为操作箱，迷宫，旷场等可进行皮层，深部核团，以及脑干，中脑等区域的成像记录动物无需进行适应性训练钙离子成像+自由活动行为学1.锚定特殊细胞类型，例如特定的receptor/promotor/geneticmarker2.单细胞的空间分辨率，可以分析细胞在空间内的mapping和编码信息3.动物可在大范围的旷场内自由活动4.长时程追踪同一细胞的放电规律变化：用于学习，记忆，药物成瘾等研究。5.可对脑内的深部核团进行记录nVista神经元超微钙成像系统成像效果好。神经元超微钙成像系统技术参数专业的数据采集软件Inscopix数据采集软件可记录成百上千个神经元细胞。电子调焦功能，可通过软件实现物理调焦。细胞内钙成像技术是通过向细胞内载入钙指示剂。浙江神经元钙成像参考价

钙成像数据采集盒拥有 2TB 存储空间，可选择以太网或 Wifi 方式连接电脑。美国光遗传钙成像

紫外光激发Ca2+荧光探针Fura-2和Indo-1都是紫外光激发的双波长Ca2+荧光指示剂，也是目前较常用的比率型钙离子荧光探针。与其他代的荧光指示剂相比，它们的荧光信号更强，对Ca2+的选择性也更强。比率指示剂会在与Ca2+结合后会改变吸收/发射特性。以双波长激发指示剂Fura-2为例。如图2所示，低Ca2+浓度下，Fura-2在~380nm处激发，高Ca2+浓度下，在~340nm处激发。光谱由两个峰组成：左侧较短波长的吸收峰随Ca2+浓度的增加而增大，右侧较长波长的吸收峰随Ca2+浓度的增加而减小。通过340/380nm交替激发，获取在510nm处对应的发射光荧光强度的比率，就可以对Ca2+浓度进行定量的测量。因为Fura-2结果准确，且不易被漂白，所以得到了普遍使用。美国光遗传钙成像