細(xì)胞內(nèi)鈣離子作為重要的信號(hào)分子其作用具有時(shí)間性和空間性,。當(dāng)diyi個(gè)細(xì)胞興奮時(shí),，產(chǎn)生了一個(gè)電沖動(dòng)，此時(shí)，細(xì)胞外的鈣離子流入該細(xì)胞內(nèi),，促使該細(xì)胞分泌神經(jīng)遞質(zhì)，神經(jīng)遞質(zhì)與相鄰的下一級(jí)神經(jīng)細(xì)胞膜上的蛋白分子結(jié)合,，促使這一級(jí)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生新的電沖動(dòng),。以此類推，神經(jīng)信號(hào)便一級(jí)一級(jí)地傳遞下去,，從而構(gòu)成復(fù)雜的信號(hào)體系,，*終形成學(xué)習(xí)、記憶等大腦的高級(jí)功能,。在哺乳動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)中,，鈣離子同樣扮演著重要的信號(hào)分子的角色。靜息狀態(tài)下大部分神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度約為50-100nM,，而細(xì)胞興奮時(shí)鈣離子濃度能瞬間上升10-100倍,，增加的鈣離子對(duì)于突觸囊泡胞吐釋放神經(jīng)遞質(zhì)的過程必不可少。功能性多神經(jīng)元鈣成像是一種通過記錄神經(jīng)元內(nèi)Ca2+信號(hào)變化,監(jiān)測大量神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢坏墓鈱W(xué)記錄技術(shù),。北京神經(jīng)元鈣成像nVista3.0

想要對(duì)鈣離子的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)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(jié)合鈣離子前幾乎無熒光,，與鈣離子結(jié)合后,，熒光強(qiáng)度xianzhu增強(qiáng)。利用這一原理,，可以通過指示劑的信號(hào)強(qiáng)弱來觀察細(xì)胞內(nèi)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(zhuǎn)基因Ca2+指示劑,。重慶inscopix鈣成像供應(yīng)商鈣成像技術(shù)能直接測量神經(jīng)元和神經(jīng)元組織中動(dòng)態(tài)的鈣流動(dòng),。

利用鈣成像技術(shù)記錄大腦活動(dòng)，隨著功能光學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展,，神經(jīng)學(xué)家們已經(jīng)可以研究腦區(qū)和神經(jīng)元內(nèi)部的工作情況,。功能鈣成像技術(shù)就是其中之一，其主要原理是將外源性熒光信號(hào)和生理現(xiàn)象耦合起來——通過熒光染料信號(hào)的改變反映細(xì)胞內(nèi)游離鈣離子濃度,，以此細(xì)胞的功能狀態(tài),。目前它被廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測一群相關(guān)神經(jīng)元內(nèi)鈣離子的變化，從而判斷其功能活動(dòng),。該技術(shù)的出現(xiàn)使得科學(xué)家可以親眼目睹神經(jīng)信號(hào)在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中時(shí)間和空間上的傳遞穿梭,。

解決鈣離子信號(hào)和BOLD信號(hào)轉(zhuǎn)換：功能核磁共振成像主要依賴于神經(jīng)元興奮后局部耗氧與血流振幅的不一致，通過測定血氧水平依賴性（BOLD）信號(hào)間接反映神經(jīng)元活動(dòng),。而鈣成像技術(shù)則是直接通過鈣離子濃度變化反映神經(jīng)元活動(dòng),。將這兩種技術(shù)聯(lián)用，需要考慮BOLD信號(hào)和鈣離子濃度變化之間的轉(zhuǎn)換,。研究人員通過卷積函數(shù)比較好化的將鈣離子信號(hào)轉(zhuǎn)換為BOLD信號(hào),，實(shí)現(xiàn)這兩者之間比較大的關(guān)聯(lián)。研究人員利用鈣離子指示劑工具小鼠發(fā)現(xiàn)在低頻刺激下（0.009–0.08赫茲）,，小鼠皮層鈣離子活動(dòng)變化與BOLD信號(hào)的一致性比較好。此外,，鈣離子活動(dòng)變化與BOLD功能連接的關(guān)聯(lián)存在區(qū)域的依賴性：鈣離子和BOLD連接強(qiáng)度相關(guān)性在桶狀皮層與同側(cè)半球內(nèi)的腦區(qū)呈正相關(guān)關(guān)系（同步化）,，但與對(duì)側(cè)半球內(nèi)的腦區(qū)呈負(fù)相關(guān)。這種區(qū)域功能依賴性表明BOLD的連接來自于不同細(xì)胞群的協(xié)同神經(jīng)活動(dòng),。清醒動(dòng)物腦功能鈣成像的微型顯微鏡的研究在不斷實(shí)踐中,。

鈣離子在很多生理活動(dòng)中都發(fā)揮著重要作用，除了在肌肉細(xì)胞收縮中扮演著重要角色,，鈣離子也是神經(jīng)元活動(dòng)的重要“風(fēng)向標(biāo)”之一：當(dāng)神經(jīng)元膜電位發(fā)生去極化,，產(chǎn)生的動(dòng)作電位傳導(dǎo)到神經(jīng)元軸突末梢時(shí)，細(xì)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(zhì)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(hào),。因此,，鈣離子成像可以追蹤神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢唬瑥亩鴰椭覀兞私馍窠?jīng)元集群的活動(dòng),，可以用于感知覺,，學(xué)習(xí)記憶，社會(huì)性行為等各種各樣的研究中,。雙光子熒光顯微鏡能夠在進(jìn)行活動(dòng)動(dòng)物成像的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)高分辨率和高信噪比,。哈爾濱超微顯微鈣成像nVista

神經(jīng)方面科學(xué)迫切需要一種能夠兼顧全局和微觀的新型鈣成像技術(shù),。北京神經(jīng)元鈣成像nVista3.0

鈣離子通過參與多種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)途徑來調(diào)控絕大多數(shù)類型神經(jīng)元的功能。由于鈣離子信號(hào)在已知的細(xì)胞器結(jié)構(gòu)中發(fā)揮其特定的功能,，鈣離子成像顯得尤為重要,。在神經(jīng)系統(tǒng)中，由于神經(jīng)元的多樣性,，導(dǎo)致鈣離子功能也多樣化,。在突觸前膜，鈣內(nèi)流激發(fā)貯存神經(jīng)遞質(zhì)的神經(jīng)小泡向胞外釋放,；在突觸后膜,，樹突棘內(nèi)鈣水平瞬間升高，介導(dǎo)了突觸可塑性,；在細(xì)胞核內(nèi),，鈣信號(hào)能夠調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。現(xiàn)在常使用的鈣離子指示劑有化學(xué)性鈣離子指示劑（ChemicalIndicators）和基因編碼鈣離子指示劑（GeneticallyEncodedIndicators）兩類,。北京神經(jīng)元鈣成像nVista3.0

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