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熒光顯微鏡下的神經(jīng)元,科技與狠活

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光學(xué)顯微鏡可以觀察到神經(jīng)細(xì)胞嗎?答案是可以,而且還是主流方案,因?yàn)楣鈱W(xué)顯微鏡才適合做活細(xì)胞動態(tài)觀察,尤其基于光學(xué)顯微鏡的熒光觀察,還是神經(jīng)元研究的主流配置,高的配置甚至可以直接看到神經(jīng)元信號活動,比如味覺也是可以成像的一種神經(jīng)元信號,這都是科技與狠活。

·神經(jīng)元簡介

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神經(jīng)元結(jié)構(gòu)圖

神經(jīng)元又稱神經(jīng)細(xì)胞,是神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。

神經(jīng)元結(jié)構(gòu)分為細(xì)胞體和突起兩部分:細(xì)胞體是信息整合和處理中心,由細(xì)胞核、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)組成,包含尼氏體等特有結(jié)構(gòu);突起是信號傳輸末梢,分為樹突和軸突,樹突起始粗分支細(xì),負(fù)責(zé)傳入,可能有多個,軸突相對細(xì)且均一,負(fù)責(zé)傳出,只有一個。

·科教應(yīng)用:明場+染色觀察

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明場下的染色神經(jīng)元

和其他各種細(xì)胞一樣,神經(jīng)元幾乎是透明的,不能直接用明場觀察,為了滿足科教等應(yīng)用,可以用姬姆薩染色法等方式將神經(jīng)元處理成染色樣品,以便生物顯微鏡進(jìn)行明場觀察。

但這些處理會影響細(xì)胞活性,不適合動態(tài)觀察。

·動態(tài)觀察應(yīng)用:相襯觀察

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相襯觀察的神經(jīng)元

相襯觀察是觀察神經(jīng)元生長和遷移的常用方案,因?yàn)檫@種觀察方式不需要染色,對細(xì)胞活性非常友好,適合長時間成像,比如通過時延拍攝或長時間視頻,記錄神經(jīng)元的生長和遷移。

倒置顯微鏡通常配備相襯環(huán)和相襯物鏡,可以進(jìn)行相襯觀察,同時對培養(yǎng)皿有更好的支持,因此是神經(jīng)元觀察的常用方案。

·科研級應(yīng)用:熒光觀察

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熒光觀察下的神經(jīng)元

倒置熒光顯微鏡是神經(jīng)元相關(guān)研究的常用設(shè)備,利用活細(xì)胞示蹤劑等特異性熒光染色,不僅可以標(biāo)記出肌動蛋白絲等亞細(xì)胞結(jié)構(gòu),還能對細(xì)胞運(yùn)動、遷移等進(jìn)行監(jiān)測。

使用倒置熒光顯微鏡的另一個好處是,樣本上方有較大的操作空間,可以加上膜片鉗等設(shè)備,以進(jìn)行電生理研究。

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熒光觀察下的神經(jīng)元

熒光觀察下,高亮的特異性熒光和黑色的背景有很高的對比度,是神經(jīng)元相關(guān)論文研究的理想配圖。常見的研究對象包括小鼠、果蠅和斑馬魚等。

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神經(jīng)元熒光成像

染料選擇方面,U通道的染料通常有細(xì)胞毒性,而且紫外線激發(fā)也有光毒性,因此神經(jīng)元相關(guān)研究一般用B通道和G通道等細(xì)胞毒性和光毒性更低的方案,兩個通道合成后,熒光重疊的部分會呈現(xiàn)出黃色熒光。

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斑馬魚神經(jīng)元信號

如果使用光片熒光顯微鏡、神經(jīng)元鈣離子成像等技術(shù),我們甚至可以觀察斑馬魚等透明活體目標(biāo)的神經(jīng)元信號活動,當(dāng)信號傳遞時,可以觀察到熒光在水平切面的亮起、傳遞、熄滅,有如煙花在夜空綻放,非常震撼。

如果你想看神經(jīng)元,建議還是選擇倒置熒光顯微鏡,既可以用相襯動態(tài)觀察活細(xì)胞,也可以熒光標(biāo)記觀察各種想研究的細(xì)節(jié),還能加上各種配件做成電生理平臺。人類的感覺、思考和記憶,無一例外都跟神經(jīng)元有緊密關(guān)系,研究神經(jīng)元是腦科學(xué)的一大重點(diǎn),光片熒光顯微鏡、TIRF全內(nèi)反射熒光顯微鏡、機(jī)器學(xué)習(xí)等新科技也在這個前沿科學(xué)中嶄露頭角,這是個非常有潛力、有意思的課題。

文章來源:明美光電

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