目前,研究動物大腦相關功能的技術主要包括核磁共振(fMRI)、多通道電生理以及雙光子熒光顯微成像。然而,這幾種方法均有不足,如:時空分辨率較低,不具有細胞特異性,也無法用于自由活動的動物,價格昂貴,系統龐大,僅適用于頭部固定和麻醉動物的研究等等。
針對現在已有技術的局限性,千奧星科技術研究團隊開發了可以用于自由運動動物在體鈣成像的超微型顯微成像系統,該系統價格便宜,使用簡便,具有便攜和高效的特點。實現了在自由活動動物上進行單細胞水平的神經活動鈣信號記錄的應用需求。大大推動了神經科學研究,豐富了科研人在動物研究方面的技術手段。
千奧星科為各位科研人提供多種超微型顯微成像系統,多方位滿足科研需求,設備系列如下:
一、超微型顯微成像系統
二、超微型顯微成像系統&自動對焦
三、超微型顯微成像系統&光遺傳
四、雙色超微型顯微成像系統
五、雙色超微型顯微成像系統&自動對焦(即將推出)
一、超微型顯微成像系統
1.實驗原理過程
◆ 通過注射病毒表達GCaMP或其它鈣離子熒光指示劑,植入GRIN透鏡用于后續觀察細胞活動變化,并等待2-3周病毒表達;
◆ 在靜息時,含有GCaMP的細胞將表現出基礎熒光信號。當細胞(星形膠質細胞或神經元)被激發時,細胞內的鈣水平會增加,導致熒光強度增加,熒光通過埋植的透鏡收集后,被CMOS轉換為圖像信號,并被高速圖像采集卡采集。熒光信號強度的變化可以確定(df/f)并反映細胞的活性;
◆ 圖像處理軟件進一步分析神經細胞活動和行為的相關性。
2.特點
◆ 系統組件包括顯微鏡鏡體、固定板、GRIN 透鏡、CMOS、圖像采集卡及采集軟件、轉向器等;
◆ 在單細胞分辨水平,記錄群神經元的鈣信號;
◆ 適用于自由活動動物的在體實驗,記錄動物在自然狀態下的行為,同時觀察其腦部活動;
◆ 通過植入GRIN透鏡,可以實現深腦成像;
◆ 系統體積小,重量輕,小鼠能夠自由運動和行為實驗。
3.使用場景
◆ 主要用于行為動物的在體鈣成像,進而研究不同部位神經元環路和行為之間的關系。直觀地反映在各種行為范式下,相應腦區的活化狀態,進行深部腦區血管、細胞外間質的實時觀測。
◆ 可完成以下功能:
1.實時觀測動物在進行復雜行為時的神經投射活動;
2.深部腦區鈣離子成像;
3.皮層鈣離子成像;
4.深部腦區熒光細胞遷移變化。

二、超微型顯微成像系統&自動對焦
1.特點
◆全新的鏡體設計,視場更大;
◆采集軟件更新升級,更貼合科研需求;
◆搭配視頻同步行為學軟件;
◆軟件控制進行電子自動對焦,實現動物腦區清晰準確成像;
◆減少手動調焦的干擾,數據采集更穩定。
2.使用場景
寬場熒光顯微鏡是進行神經元活動光學成像的重要手段。配合相應熒光探針,寬場熒光顯微鏡可以進行單色、多色(例如雙色、三色)神經元活動熒光成像。
自動對焦超微型顯微成像系統為包含了微型光學器件、微型成像元件和微型鏡體結構的微型化寬場熒光顯微鏡,可精確定位目標區域,極大的提高成像質量,是自由活動動物進行在體神經活動光學成像的理想方案。目前已經廣泛應用于國內外的神經科學研究中。
三、超微型顯微成像系統&光遺傳
1.特點
◆ 采集軟件更新升級,體驗感更佳;
◆ 采用外置光源減輕了鏡體重量,對實驗動物的活動影響較小;
◆ 基于全新的光學系統設計,進一步減輕鏡體重量,減小了鏡體體積;
◆ 全新的照明光路設計,可實現更好的熒光激發光和光遺傳刺激光的光斑質量,從而取得更好的成像效果;
◆ 外置的光源端可以自由組合,根據不同的情況分別耦合不同的光源,可分別實現多色熒光成像、原位光遺傳成像;
◆ 可配視頻同步行為學軟件,同步/先后進行光刺激和鈣成像。
2.主要用途
◆ 主要用于結合光遺傳行為動物的在體鈣成像,進而研究不同部位神經元環路和行為之間的關系,直觀地反映在各種行為范式下,相應腦區的活化狀態,進行深部腦區血管、細胞外間質的實時觀測;
◆ 減少實驗誤差,同位點記錄;
◆ 實現細胞類型特異性。
四、雙色超微型顯微成像系統
1.特點
雙色超微型顯微成像系統在470nm激發光的基礎上增加了561nm通道,可以在同一位點同時記錄綠色熒光和紅色熒光的信號。
當參考通道采用mCherry等紅色熒光蛋白作為標記物時,該通道的信號可以作為對照數據排除運動噪音(包括光纖滑環的轉動噪音),驗證鈣信號通道的數據有效性。
總之,利用這套系統可以同時對相關腦區的兩種類型神經元在某一行為范式中的活動情況進行同步記錄,用以反映同一行為范式中不同類型神經元的編碼特征。
2.應用
主要用于多種細胞類型特異的行為動物的在體鈣成像,進而研究不同部位神經元環路和行為之間的關系。
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