3D鈣成像技術(shù)（Calcium Imaging）是指利用鈣離子指示劑監(jiān)測組織內(nèi)鈣離子濃度的方法。在神經(jīng)系統(tǒng)研究方面竖哩，在在體（in vivo）
或者離體（in vitro）實(shí)驗(yàn)中哭廉，鈣成像技術(shù)被廣泛應(yīng)用于同時(shí)監(jiān)測成百上千個(gè)神經(jīng)元內(nèi)鈣離子的變化，從而檢測老鼠大腦神經(jīng)元的活動(dòng)
情況（如圖1）相叁。有了3D鈣成像技術(shù)遵绰，原本悄無聲息的神經(jīng)元活動(dòng)就變成了一幅斑斕閃爍的壯觀影像辽幌，科學(xué)家可以親眼看著神經(jīng)信號在
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中往來穿梭.
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3D鈣成像技術(shù)（Calcium Imaging）是指利用鈣離子指示劑監(jiān)測組織內(nèi)鈣離子濃度的方法乌企。在神經(jīng)系統(tǒng)研究方面，在在體（in vivo）或者離體（in vitro）實(shí)驗(yàn)中成玫，鈣成像技術(shù)被廣泛應(yīng)用于同時(shí)監(jiān)測成百上千個(gè)神經(jīng)元內(nèi)鈣離子的變化加酵，從而檢測老鼠大腦神經(jīng)元的活動(dòng)情況（如圖1）。有了3D鈣成像技術(shù)哭当，原本悄無聲息的神經(jīng)元活動(dòng)就變成了一幅斑斕閃爍的壯觀影像猪腕，科學(xué)家可以親眼看著神經(jīng)信號在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中往來穿梭。
Meadowlark Optics公司于2016年2月份推出了一款基于液晶空間光調(diào)制器技術(shù)的高分辨率的大腦神經(jīng)元3D鈣離子成像系統(tǒng)钦勘。該系統(tǒng)由512x512液晶空間光調(diào)制器码撰、473 nm 激光器、640x480相機(jī)个盆、載物臺(tái)脖岛、機(jī)械模塊、控制系統(tǒng)等構(gòu)成颊亮。具有分辨率高柴梆、操作簡便、便于觀測等優(yōu)點(diǎn)终惑，是理論研究绍在、教學(xué)演示的理想器件。
圖2. 大腦神經(jīng)元3D鈣離子成像系統(tǒng)
圖3. a為觀測到的斑馬魚的圖片雹有，b為SLM產(chǎn)生的激發(fā)模式
3D鈣成像技術(shù)的基本原理
在哺乳動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)中偿渡，鈣離子是一類重要的神經(jīng)元胞內(nèi)信號分子。在靜息狀態(tài)下霸奕，大部分神經(jīng)元的胞內(nèi)鈣離子濃度為50-100nM溜宽；當(dāng)神經(jīng)元活動(dòng)（興奮）的時(shí)候，神經(jīng)元胞內(nèi)鈣離子濃度迅速上升10 - 100 倍质帅，增加的鈣離子對于包含有神經(jīng)遞質(zhì)的突觸囊泡的胞吐釋放過程必不可少适揉。也就是說神經(jīng)元的活動(dòng)與其內(nèi)部的鈣離子濃度密切相關(guān)，神經(jīng)元在放電的時(shí)候會(huì)爆發(fā)出一個(gè)短暫的鈣離子濃度高峰煤惩。神經(jīng)元鈣成像（calcium imaging）技術(shù)的原理就是借助鈣離子濃度與神經(jīng)元活動(dòng)之間的嚴(yán)格對應(yīng)關(guān)系嫉嘀，利用特殊的熒光染料或者蛋白質(zhì)熒光探針（鈣離子指示劑，calcium indicator）魄揉，將神經(jīng)元當(dāng)中的鈣離子濃度通過熒光強(qiáng)度表現(xiàn)出來剪侮，從而達(dá)到檢測神經(jīng)元活動(dòng)的目的。
大腦神經(jīng)元3D鈣離子成像系統(tǒng)正是利用鈣成像的原理洛退，473nm的激光器作為熒光激發(fā)光源瓣俯，通過SLM(液晶空間光調(diào)制器)產(chǎn)生客戶需要的3D激發(fā)模式红淡，多焦點(diǎn)的光束照射到加入了熒光探針的生物組織（在體或離體），激發(fā)出熒光降铸。通過傳統(tǒng)的顯微鏡技術(shù)在旱，將鈣離子的分布清晰的顯示在相機(jī)上。我們可以通過鈣離子濃度的分布狀況推掸，研究大腦神經(jīng)元的活動(dòng)及互聯(lián)性桶蝎。
圖4. 老鼠腦組織鈣離子分布隨時(shí)間變化
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