基于微型化双光子荧光显微镜的自由活动小鼠脊髓成像方法

脊髓作为连接大脑与周围神经系统的桥梁,在躯体感觉和运动过程中发挥着编码大脑下行指令和外周输入信号的重要作用。通过光学成像方法,实时解析动物行为和脊髓神经活动之间的关系仍是神经科学研究的一大挑战。该文借助微型化双光子荧光显微镜,开发出一套适于自由活动小鼠的脊髓神经细胞活体成像方法,并通过对脊髓前动脉血管的成像,评估了该方法在无束缚环境中自由活动的动物自发行为和剧烈运动过程中的图像质量和成像稳定性。从物理层面解决了以往研究所面临的由于脊髓无规则运动导致的图像偏差和丢失等关键问题,实现了基于微型化双光子荧光显微镜的活体脊髓稳定成像。此外,利用该方法,还实现了小鼠脊髓背角浅层神经元活动中单个神经元钙信号的实时成像。这将为探究脊髓在躯体感觉和运动过程中神经元活动模式提供技术支持,对推动脊髓功能神经网络的研究具有重要意义。

三维分析技术揭示小鼠不同脑区小胶质细胞具有不同的结构特征

小胶质细胞是中枢神经系统中具有免疫功能的细胞,其分枝状突起不断伸出或回缩监测着周围环境的变化.为了探究不同脑区中小胶质细胞突起结构特征的差异性,本项研究采用小胶质细胞表达绿色荧光蛋白的转基因小鼠(Mus musculus),结合组织透明、激光共聚焦扫描成像和三维重建等技术,对小鼠大脑皮层、纹状体和海马齿状回变形层中小胶质细胞的结构进行了量化分析,并利用小胶质细胞突起均由胞体发出并在三维空间中具有连续性的特征分割出了具有复杂突起结构的单个完整小胶质细胞.研究结果显示,纹状体中小胶质细胞的空间占有体积显著高于大脑皮层和海马齿状回变形层中小胶质细胞的空间占有体积,而大脑皮层和海马齿状回变形层中小胶质细胞突起的空间占有体积之间不具有显著性差异.三维分析结果表明,大脑皮层、纹状体和海马齿状回变形层中小胶质细胞突起的总长度、分支总数、分支点个数、分支末端总数、最大分支级数均具有显著性差异.组织透明技术结合三维重建技术可在多个角度分析小胶质细胞的空间结构特征,这为进一步分析小胶质细胞结构和功能的关系及其在病理条件下的变化提供了一种新的手段.