雙光子鈣成像技術(shù)在模型動(dòng)物視皮層Ⅱ/Ⅲ層神經(jīng)元功能研究中的應(yīng)用

李 謙，畢愛玲，2，劉德政，畢宏生,2，王興榮,2

0引言

鈣離子(Ca2+)是細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)分子，生物體內(nèi)多種功能的調(diào)節(jié)都需要Ca2+的參與。Ca2+在調(diào)控細(xì)胞突觸可塑性、發(fā)育、學(xué)習(xí)記憶等方面也發(fā)揮著重要作用[1]。在神經(jīng)系統(tǒng)中，鈣信號(hào)從神經(jīng)誘導(dǎo)到神經(jīng)細(xì)胞增殖、遷移和分化的發(fā)展過程中起著重要作用，高度復(fù)雜的神經(jīng)元使得Ca2+的多功能特性得以體現(xiàn)[2]。因此，發(fā)展精確的Ca2+檢測(cè)技術(shù)對(duì)研究神經(jīng)元功能至關(guān)重要。

傳統(tǒng)上，細(xì)胞內(nèi)Ca2+檢測(cè)方法主要是電生理技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)尚存在一些缺點(diǎn)，尤其在長(zhǎng)時(shí)間記錄細(xì)胞活動(dòng)方面，電生理記錄使用的電極會(huì)隨著時(shí)間改變位置，稱為電極漂移[3]，這可能導(dǎo)致不同時(shí)間記錄不同的細(xì)胞，極大地影響了信號(hào)記錄。雙光子鈣成像可以更好地解決電生理記錄的主要弱點(diǎn)。隨著顯微成像技術(shù)的不斷進(jìn)步，加上更強(qiáng)大的鈣指示劑的發(fā)現(xiàn)和使用，使得雙光子鈣成像技術(shù)更加成熟、有效[4]。

初級(jí)視皮層(又稱紋狀皮層或者視覺第一區(qū)，即V1區(qū))是哺乳動(dòng)物視覺系統(tǒng)編碼視覺刺激，處理視覺信息的主要區(qū)域，其中視皮層Ⅱ/Ⅲ層主要是輸出投射到更高級(jí)的皮層，Ⅱ/Ⅲ層神經(jīng)元的功能特性在視覺信號(hào)通路中起到了關(guān)鍵作用。雖然前人對(duì)初級(jí)視皮層單個(gè)神經(jīng)元的功能特性進(jìn)行了深入的研究，但對(duì)于視皮層神經(jīng)元在編碼視覺刺激，處理視覺信息方面的功能研究，人們知之甚少。綜合以上信息，采用雙光子鈣成像系統(tǒng)檢測(cè)視皮層Ⅱ/Ⅲ層神經(jīng)元鈣活動(dòng)的情況，可以更好地檢測(cè)視皮層神經(jīng)元活性變化，為探索視皮層處理和編碼視覺信息的功能機(jī)制奠定基礎(chǔ)。……