顯微課堂 | 神經科學圖像

使用徠卡顯微系統儀器從細胞層面探索神經系統的結構和功能

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神經科學通常使用顯微鏡來研究神經系統的功能和了解神經退行性疾病

使用Mica拍攝的神經科學圖像

Mica幫助科學家以不同的成像模式（如寬視場和共聚焦）對人腦進行成像。

人類海馬體：

倫敦弗朗西斯·克里克研究所的Piero Rigo對人腦從神經干細胞發展的過程很感興趣。他的研究工作包括觀察18周胎齡時人類新皮質的發育。

在皮質板區域觀察到回旋化現象，同時，Ki67、MCM2和SOX2標記的增殖性神經祖細胞充滿了腦室-次腦室區。在海馬區，高度增殖的神經干細胞（綠色）正在形成齒狀回。

在多個神經干細胞（綠色）中可觀察到Ki67（灰色）和/或MCM2（品紅色）標記的增殖狀態。左側：使用Mica搭配PL APO 20x/0.75 CS2物鏡在寬視場模式下迅速獲取馬賽克圖像，300張原始圖像在幾秒鐘內完成拍攝。右側：未移動樣本的情況下，使用共聚焦模式高分辨率拍攝同一樣本的海馬齒狀回。圖片由英國倫敦弗朗西斯·克里克研究所的博士生Piero Rigo提供。

使用THUNDER Imagers 拍攝的神經科學圖像

了解THUNDER Imager 如何幫助成像人腦皮層區域、阿爾茨海默病斑塊和小鼠大腦中的D2多巴胺表達、神經球體和嵴細胞、顱神經發育、軸突再生以及在受傷、疾病或衰老后的大腦功能。

小鼠大腦皮層：

小鼠大腦皮層，血管周圍空間顯示 500 nm 綠色熒光珠。血管用與 Alexa 594 熒光團連接的 WGA 凝集素染色。樣本由芬蘭奧盧大學奧盧生物中心 Mika Kaakinen 博士和 Abhishek Singh 碩士提供。樣品由 Immuno Diagnostic Oy 的 Janne Yl?rinne 博士提供。

病毒標記神經元：

人類誘導多能干細胞衍生的皮質球體中病毒標記的神經元（紅色）和星形膠質細胞（綠色）。使用THUNDER模式生物成像儀搭載2x 0.15 NA物鏡，3.4倍變焦產生了這個425微米的Z堆疊（26位置），呈現為擴展景深（EDoF）投影。THUNDER Imager 模式生物提供自由變焦功能，方便全面觀察球體和不同區域。圖像由美國加州Sergiu Pasca實驗室的Fikri Birey博士提供。

在小膠質細胞（IBA-1+，綠色）中表達 AMPK（紅色）的小鼠大腦：

在德克薩斯農工大學的Ashok K. Shetty實驗室專注于開發能有效增強受傷、疾病或衰老后大腦功能的臨床應用策略。一個核心研究方向是通過使用藥物和生物制劑刺激大腦神經源區的內源性神經干細胞/祖細胞，為老齡化和阿爾茨海默病模型中的海馬神經發生以及記憶和情緒功能的改善開發臨床可行策略。實驗室成員Maheedhar Kodali博士的最新項目是檢測老化過程中小膠質細胞（IBA-1+）中AMPK的表達，以了解他們研究化合物的效果。

這些圖像顯示了小鼠大腦中小膠質細胞（IBA-1+，綠色）表達的AMPK（紅色）。圖像是在THUNDER Imager 3D細胞培養上，使用40x/1.30油物鏡拍攝的。兩幅圖像分別代表了28層平面（總共27微米厚度）的z堆棧的最大強度投影。左側圖像是原始的熒光顯微圖像，右側圖像是經THUNDER處理的LVCC算法圖像。圖像由德克薩斯農工大學的Maheedhar Kodali博士提供。

海馬區的小膠質細胞：

野生型小鼠的免疫染色顯示了海馬CAB區域。染色：小膠質細胞（綠色）、神經元（品紅色）、細胞核（青色）。圖像由奧地利因斯布魯克醫學大學的Jenny Luna-Choconta提供。

皮層神經元:

皮層神經元在微流控室內培養10天，使用4%的PFA固定。免疫熒光包括Tubulin alpha（綠色）、Tau（紅色）、DAPI（藍色）。圖像由美國的Wei Wang提供。

小鼠大腦 1 mm 血管和細胞核 CUBIC:

1毫米厚的小鼠大腦切片，CUBIC處理后清晰可見。染色血管和細胞核。視頻由中國上海交通大學的李曉偉教授提供。

小鼠胚胎腎:

12.5天大的小鼠胚胎腎臟樣本。E-Cadherin（紅色）、非特異性（綠色）。樣本由芬蘭赫爾辛基大學腎臟發育組的Kristen Kurtzeborn碩士制備，并由Satu Kuure教授提供。樣本影像由Janne Yl?rinne博士，Immuno Diagnostic Oy拍攝。

小鼠皮質神經元：

小鼠皮層神經元。轉基因GFP（綠色）。圖像由中國中南大學生命科學學院的郭輝教授提供。

成年大鼠大腦：

成年大鼠大腦。神經元（Alexa Fluor488，綠色）、星形膠質細胞（GFAP，紅色）、細胞核（DAPI，藍色）。圖像由中國廣州醫科大學附屬第二醫院神經科學研究所和神經內科的許恩教授提供。

未經證實的人腦類器官：

未透明化的人腦類器官。細胞核（DAPI）、Pevimentin（AF488）、Dcx（AF568）、Pax6（AF647）。圖片由德國埃爾蘭根大學診所理學碩士 Atria Kavyanifar（Lie 教授、Wiener 教授指導）提供。

使用 STELLARIS 共聚焦平臺拍攝的神經科學圖像

研究神經科學需要多種共聚焦成像技術，以便于研究神經系統。例如，多光子和光片技術可以研究大腦切片等大型和深層組織；STED超分辨率顯微技術關鍵在于解析神經元棘突的結構、突觸可塑性以及突觸水平上的蛋白質相互作用。熒光壽命成像能夠報告鈣和pH值的微環境變化。

水螅蟲的輕柔三維實時成像：

在神經發生相關基因標記控制下表達 eGFP 的蒼術。用 DLS 和 LIGTHNING 成像。

小鼠大腦皮層的 4 色實時成像：

神經退行性疾病通常是由多種不同因素共同導致的。能夠同時對多種因素進行可視化，大大有助于研究和了解不同成分是如何相互作用和相互影響的。為此，STELLARIS 8 DIVE顯微鏡是很好的選擇，它結合了深層組織穿透力和光譜靈活性，能夠進行多色成像。

活體小鼠大腦皮層。多光子 DIVE 顯微鏡采集的圖像。星形膠質細胞用磺基羅丹明（藍色）標記；小膠質細胞用 GFP（綠色）標記；神經元用 YFP（黃色）標記；血管用 Alexa680-Dextran（紅色）標記。樣品由德國 DZNE LMF 提供 。

多色深度體內成像揭示神經退行性疾病中各種角色的相互作用：

神經退行性疾病通常是由多種不同因素共同導致的。能夠同時對多種因素進行可視化，大大有助于研究和了解不同因素之間是如何相互作用和相互影響的。要做到這一點，像 STELLARIS 8 DIVE 這樣兼具深層組織穿透力和光譜靈活性以實現多色成像的顯微鏡是很好的選擇.

活體小鼠大腦皮層： 小膠質細胞標記為 GFP（綠色），神經元標記為 YFP（黃色），血管標記為 Alexa680-Dextran（紅色）。樣本由德國 DZNE LMF 提供

成年果蠅大腦石蠟切片的平鋪掃描概覽顯示了內源性熒光的單通道獲取：

STELLARIS 共聚焦平臺

成年果蠅大腦石蠟切片的平鋪掃描概覽顯示了內源性熒光的單通道獲取。TauContrast圖像展示了大腦不同部位內源信號的不同到達時間。此圖像由淡馬錫生命科學實驗室的Tong-Wey Koh提供。

成年果蠅大腦未染色石蠟切片平鋪掃描的細節視圖：

STELLARIS 共聚焦平臺

成年果蠅大腦石蠟切片的平鋪掃描概覽顯示了內源性熒光的單通道獲取。TauContrast圖像展示了大腦不同部位內源信號的不同到達時間。此圖像由淡馬錫生命科學實驗室的Tong-Wey Koh提供。

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