神經(jīng)科學(xué)是一個涉及神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能研究的多學(xué)科領(lǐng)域，目的是了解認(rèn)知和行為過程的發(fā)展，以及了解和找到疾病治療方法，如阿爾茨海默氏癥或帕金森氏癥。顯微技術(shù)的應(yīng)用對于細(xì)胞和亞細(xì)胞水平的神經(jīng)系統(tǒng)可視化以及觀察特定背景下的任何分子變化至關(guān)重要。近年來，深部組織成像方面的進(jìn)展讓人們對神經(jīng)元功能有了更進(jìn)一步的認(rèn)識，一些新興技術(shù)如遺傳細(xì)胞標(biāo)記和光遺傳學(xué)也協(xié)同推動了這些發(fā)展。
神經(jīng)生物學(xué)研究的成像挑戰(zhàn)
神經(jīng)系統(tǒng)的研究往往需要高分辨率、深度成像和大斷面可視化相結(jié)合。還需要靈活地對不同類型的樣本進(jìn)行圖像處理，如活細(xì)胞、組織、有機化合物和模型生物體。
快速動態(tài)過程的研究，如細(xì)胞運輸或突觸重塑，需要高速顯微鏡。高速顯微鏡的主要挑戰(zhàn)之一是獲取高分辨率圖像，同時避免熒光飽和。
神經(jīng)科學(xué)研究通常涉及到大視野和立體成像。減少熒光散射和背景信號的需求使得獲取高對比度和分辨率的圖像變得困難，這在檢查大腦切片等致密組織中的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)時尤為關(guān)鍵。
圖1 神經(jīng)上皮細(xì)胞普通款場顯微鏡與THUNDER Imager成像對比
Z-stack:59層（厚21μm），樣本由德國Magdeburg FAN GmbH提供
神經(jīng)生物學(xué)研究的顯微鏡方法
對于神經(jīng)生物學(xué)而言，照亮黑暗的大腦，需要一束光，brainbow技術(shù)應(yīng)允誕生，相繼的各種標(biāo)記方式已使得我們可以看到五顏六色的大腦結(jié)構(gòu)。基于光學(xué)的研究方法已成為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的主要研究手段，其中實現(xiàn)了高分辨三維成像的光學(xué)成像技術(shù)、可以進(jìn)行大范圍神經(jīng)記錄的功能性成像技術(shù)，以及可運用光來控制神經(jīng)功能的光遺傳學(xué)技術(shù)，這些技術(shù)具有高空間分辨率、組織低損傷性和遺傳特異性等優(yōu)勢，助力神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究取得了一系列突破。
對于深部活體成像，往往使用多光子顯微鏡，憑借近紅外激發(fā)的能力減少了光散射，使深部成像具有小的損傷性。光片顯微鏡對于光敏或3D樣品也是比較好的選擇，減少光毒性的同時又可以提供固有的光學(xué)切片和3D成像。
光遺傳學(xué)是一種利用光控制神經(jīng)活動的技術(shù)，能夠研究特定的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和細(xì)胞信號，需要在神經(jīng)元細(xì)胞膜上表達(dá)光敏蛋白。利用光遺傳學(xué)結(jié)合毫秒級精度計時方法在納米尺度上深入研究潛力巨大，可以研究細(xì)胞動態(tài)過程中的特定時間點。
電生理學(xué)研究的是組織和細(xì)胞的電性，包括研究神經(jīng)元的電性。神經(jīng)和肌肉細(xì)胞的功能依賴于流經(jīng)離子通道的離子電流。研究離子通道的一種方法是使用貼片夾緊法，該方法可以對離子通道進(jìn)行詳細(xì)的研究，并記錄不同類型細(xì)胞的電活動，典型的就是像神經(jīng)元這樣的可興奮細(xì)胞。
圖2 斑馬魚胚胎復(fù)眼
圖像通過TCS SP8 DLS采集。法國Illkirch-Graffenstaden IGBMC成像中心Basile Gurchenkov博士供圖
神經(jīng)生物學(xué)研究Leica方案
THUNDER Imagers
圖3大鼠原代細(xì)胞培養(yǎng)
Cy5(洋紅色):β-Ⅲ型微管蛋白；Rhod(紅色):NG2蛋白，GFP(綠色):巢蛋白；DAPI(藍(lán)色):細(xì)胞核
THUNDER Imagers能夠幫您獲得對細(xì)節(jié)的清晰圖像，即使是在完整樣品內(nèi)部，也能實時觀察清晰圖像。THUNDER Imagers獲取銳利圖像的能力從根本上改變了研究人員從事生物體、組織切片和器官等3D細(xì)胞培養(yǎng)物成像時的工作方式，并且可以使用比“標(biāo)準(zhǔn)"寬場顯微鏡更厚的切片和更大的組織。
STELLARIS讓您看到更多細(xì)節(jié)，收集更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，驗證您的假設(shè)。新一代大功率HyD檢測器的協(xié)同作用，*優(yōu)化的光路設(shè)計，以及*的白激光，使得成像性能超塵拔俗。STELLARIS提供更明亮的信號，使您獲得的圖像更清晰，并且擁有更強烈的對比度和更精致的細(xì)節(jié)，即使是多個低豐度信號。
STELLARIS DIVE
圖5 通過同時捕捉兩個通道或在LAS X軟件中進(jìn)行光譜發(fā)射掃描并應(yīng)用通道拆分，輕松分離活鼠皮層中表達(dá)的GFP(綠色)和YFP(紅色)。
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