大家都知道,，只有游離鈣才具有生物學活性,，而細胞質內鈣離子濃度由鈣離子的內外流平衡所決定，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,。功能鈣成像技術是將外源性熒光信號和生理現(xiàn)象耦合起來，通過熒光染料信號的改變反映細,。北京inscopix鈣成像grain lens

傳統(tǒng)的寬場熒光顯微鏡由于光散射的影響,，只能夠對大腦淺層的神經(jīng)元或在離體組織上進行成像，共聚焦顯微鏡由于光損傷較大,，一般也只用于離體鈣成像,。隨著熒光顯微鏡技術的迅速發(fā)展，在體鈣成像技術得到了蓬勃發(fā)展,。雙光子熒光顯微鏡能夠在進行在體成像的時候實現(xiàn)高分辨率和高信噪比,。例如，用雙光子顯微鏡對海馬樹突棘的鈣離子信號進行成像,，研究神經(jīng)元突觸后長時程降低(Wangetal.,2000),；觀察在體小鼠運動皮層神經(jīng)元在嗅覺選擇任務中刺激相關電位(Komiyamaetal.,2010)等等。不過,，這些實驗還是需要對動物進行麻醉和固定,，而神經(jīng)科學領域很多研究更希望能夠對自由活動的動物進行研究。近年來出現(xiàn)了通過植入性的microscope或microlens進行在體freelymoving動物鈣成像的技術,。使用一端帶有GRINlens的光纖連接顯微鏡和動物大腦,，從特定腦區(qū)發(fā)出的熒光信號被光纖收集，然后通過Inscopix顯微鏡成像,。動物頭部只需植入GRINlens,，方便活動。寧波超微顯微鈣成像大概費用專業(yè)的鈣成像顯微鏡使得鈣成像變的直接,。

紫外光激發(fā)Ca2+熒光探針：Fura-2和Indo-1都是紫外光激發(fā)的雙波長Ca2+熒光指示劑,，也是目前較常用的比率型鈣離子熒光探針。與其他代的熒光指示劑相比,，它們的熒光信號更強,，對Ca2+的選擇性也更強。比率指示劑會在與Ca2+結合后會改變吸收/發(fā)射特性,。以雙波長激發(fā)指示劑Fura-2為例,。如圖2所示，低Ca2+濃度下,，F(xiàn)ura-2在~380nm處激發(fā),，高Ca2+濃度下，在~340nm處激發(fā),。光譜由兩個峰組成：左側較短波長的吸收峰隨Ca2+濃度的增加而增大,，右側較長波長的吸收峰隨Ca2+濃度的增加而減小。通過340/380nm交替激發(fā),，獲取在510nm處對應的發(fā)射光熒光強度的比率,，就可以對Ca2+濃度進行定量的測量。因為Fura-2結果準確,，且不易被漂白,，所以得到了普遍使用。

想要對鈣離子的動態(tài)變化進行有效的檢測,，鈣離子指示劑的選擇顯得尤為重要,。鈣離子熒光指示劑在未結合鈣離子前幾乎無熒光，與鈣離子結合后,，熒光強度xianzhu增強,。利用這一原理，可以通過指示劑的信號強弱來觀察細胞內鈣離子濃度水平的變化。根據(jù)激發(fā)光波長范圍,，鈣離子指示劑可以分為可見光激發(fā)和紫外光激發(fā),，而根據(jù)其工作原理又可以分為比率和非比率型。常見的鈣離子指示劑有以下幾種：紫外光激發(fā)Ca2+熒光探針,、可見光激發(fā)Ca2+熒光探針,、轉基因Ca2+指示劑。我們的鈣成像系統(tǒng)集成自動控制和精確計時的多模式輸入端口,。

科學家利用鈣成像技術記錄大腦活動,。隨著功能光學成像技術的發(fā)展，神經(jīng)學家們已經(jīng)可以研究腦區(qū)和神經(jīng)元內部的工作情況,。功能鈣成像技術就是其中之一,，其主要原理是將外源性熒光信號和生理現(xiàn)象耦合起來——通過熒光染料信號的改變反映細胞內游離鈣離子濃度，以此daibiao細胞的功能狀態(tài),。目前它被廣泛應用于實時監(jiān)測一群相關神經(jīng)元內鈣離子的變化,，從而判斷其功能活動。該技術的出現(xiàn)使得科學家可以親眼目睹神經(jīng)信號在神經(jīng)網(wǎng)絡之中時間和空間上的傳遞穿梭,?？梢詫ι畈磕X區(qū)、皮層區(qū)域等大部分腦區(qū)進行鈣成像使用鈣離子指示蛋白,。合肥細胞鈣離子鈣成像nVoke

對于鈣離子成像來說,，大多數(shù)情況下速度很重要。北京inscopix鈣成像grain lens

目前有三種在神經(jīng)元上填充鈣離子指示劑的方法,，且都可以用于體內和體外研究,。第一種方法是利用玻璃吸管將膜滲透性鹽或葡聚糖形式的指示劑注入單個神經(jīng)元中。此方法方便實驗者控制單個神經(jīng)元內的鈣離子指示劑濃度且信噪比較高,。第二種是利用“批量加載”的方法將鈣離子指示劑染料負載神經(jīng)元,，觀察對象為一群神經(jīng)元。盡管此方法可能導致一些膠質細胞也被指示劑所標記,，但提高了整體神經(jīng)元的標記百分比,，使研究者得以觀察到一群神經(jīng)元內動作電位相關性的活動。第三種也較為常用,，通過病毒轉染的方式使其基因編碼鈣離子指示劑,。（A）單細胞注射法；（B）network loading法,；（C）通過病毒轉染使其基因編碼鈣離子指示劑（expression of genetically encoded calcium indicators, GECI）北京inscopix鈣成像grain lens

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