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)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,，較終形成學(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。眾所周知，只有游離鈣才具有生物學(xué)活性,，而細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鈣離子濃度由鈣離子的內(nèi)外流平衡所決定,，同時(shí)也受鈣結(jié)合蛋白的影響。細(xì)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(shí)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(qiáng)度表現(xiàn)出來(lái),，以反映神經(jīng)元活性。該方法可以同時(shí)觀察多個(gè)功能或位置相關(guān)的腦細(xì)胞,。鈣成像相關(guān)儀器設(shè)備設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)一直在研究并提高系統(tǒng)成像幀速,、系統(tǒng)信號(hào)水平。西安超微顯微鈣成像

研究顯示NL189BLA神經(jīng)元通過投射到CEA來(lái)控制探索行為中動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)速度和瞬時(shí)停滯,。隨著進(jìn)一步的探索,，該神經(jīng)元群體的活性以經(jīng)驗(yàn)依賴性的方式增加，而NL189BLA神經(jīng)元的暫時(shí)性功能喪失會(huì)導(dǎo)致瞬間停滯的yizhi,，而且這些行為停滯與焦慮和恐懼無(wú)關(guān),。動(dòng)物在這些停滯點(diǎn)開始和終止探索性旅程并在停滯后會(huì)改變頭部朝向和運(yùn)動(dòng)軌跡方向，因此在熟悉的位置進(jìn)行短暫停滯可能是替代性嘗試錯(cuò)誤行為的決策,。這些結(jié)果揭示杏仁核作為新穎性/熟悉性檢測(cè)器以及行為效應(yīng)器環(huán)路的共同作用,，其具有基于探索行為期間的空間經(jīng)驗(yàn)來(lái)驅(qū)動(dòng)或yizhi自發(fā)運(yùn)動(dòng)的能力，這對(duì)于動(dòng)物在自然界中安全有效的探索未知環(huán)境是十分必要的,。動(dòng)物神經(jīng)元鈣成像哪個(gè)好鈣成像技術(shù)的不斷進(jìn)步,，使得人們對(duì)神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域有了進(jìn)一步的拓展。

與傳統(tǒng)的單光子寬視野熒光顯微鏡相比,，多光子顯微鏡（MPM）具有光學(xué)切片和深層成像等功能,，這兩個(gè)優(yōu)勢(shì)極大地促進(jìn)了研究者們對(duì)于完整在體大腦深處神經(jīng)的了解與認(rèn)識(shí)。2019年,，JeromeLecoq等人從大腦深處的神經(jīng)元成像,、大量神經(jīng)元成像、高速神經(jīng)元成像這三個(gè)方面論述了相關(guān)的MPM技術(shù),。想要將神經(jīng)元活動(dòng)與復(fù)雜行為聯(lián)系起來(lái),，通常需要對(duì)大腦皮質(zhì)深層的神經(jīng)元進(jìn)行成像，這就要求MPM具有深層成像的能力,。激發(fā)和發(fā)射光會(huì)被生物組織高度散射和吸收是限制MPM成像深度的主要因素,，雖然可以通過增加激光強(qiáng)度來(lái)解決散射問題，但這會(huì)帶來(lái)其他問題,，例如燒壞樣品,、離焦和近表面熒光激發(fā),。增加MPM成像深度比較好的方法是用更長(zhǎng)的波長(zhǎng)作為激發(fā)光。

想要對(duì)鈣離子的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行有效的檢測(cè),，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(wú)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(lái)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(zhǎng)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,。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),。

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(zhǎng)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(hào)更強(qiáng),，對(duì)Ca2+的選擇性也更強(qiáng),。比率指示劑會(huì)在與Ca2+結(jié)合后會(huì)改變吸收/發(fā)射特性。以雙波長(zhǎng)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(gè)峰組成：左側(cè)較短波長(zhǎng)的吸收峰隨Ca2+濃度的增加而增大,，右側(cè)較長(zhǎng)波長(zhǎng)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(duì)應(yīng)的發(fā)射光熒光強(qiáng)度的比率,，就可以對(duì)Ca2+濃度進(jìn)行定量的測(cè)量,。因?yàn)镕ura-2結(jié)果準(zhǔn)確，且不易被漂白,，所以得到了普遍使用,。細(xì)胞內(nèi)鈣成像技術(shù)是通過向細(xì)胞內(nèi)載入鈣指示劑。浙江在體鈣成像參考價(jià)

鈣離子成像可以追蹤神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢?。西安超微顯微鈣成像

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(nèi)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(gè)神經(jīng)元中。此方法方便實(shí)驗(yàn)者控制單個(gè)神經(jīng)元內(nèi)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(fù)載神經(jīng)元,，觀察對(duì)象為一群神經(jīng)元。盡管此方法可能導(dǎo)致一些膠質(zhì)細(xì)胞也被指示劑所標(biāo)記,，但提高了整體神經(jīng)元的標(biāo)記百分比,，使研究者得以觀察到一群神經(jīng)元內(nèi)動(dòng)作電位相關(guān)性的活動(dòng)。第三種也較為常用,，通過病毒轉(zhuǎn)染的方式使其基因編碼鈣離子指示劑,。（A）單細(xì)胞注射法；（B）networkloading法,；（C）通過病毒轉(zhuǎn)染使其基因編碼鈣離子指示劑（expressionofgeneticallyencodedcalciumindicators,GECI）西安超微顯微鈣成像