顯微課堂 | 神經科學研究指南

用先進顯微鏡技術研究具有挑戰性的標本有助于更好地理解神經系統，從而推動研究和治療的突破

神經科學常常需要對具有挑戰性和復雜性質的樣本進行研究，以更好地理解神經系統和認知過程。其主要目標是開發更好的治療方法，治療阿爾茨海默病和帕金森病等疾病。它通常需要顯微鏡能夠在亞細胞層面觀察神經并識別分子變化。徠卡提供全面的顯微鏡解決方案，幫助神經科學家克服標本難題，推動深層組織成像技術的進展，從而深入了解神經元功能。

什么是神經科學？

神經科學是一個研究神經系統的結構和功能的多學科領域。其目的是理解認知和行為過程的發展，并理解并尋找治療阿爾茨海默病或帕金森病等疾病的治療方法。

顯微鏡技術對于在細胞和亞細胞層面可視化神經系統，并在其中觀察任何分子變化至關重要。深層組織成像的最新進展為神經元功能提供了更多見解。細胞標記和光遺傳學等新興技術補充了這些發展。

在該神經元中，細胞核用DAPI標記（藍色）、微管蛋白用Cy3標記（綠色）、巢狀蛋白用Cy5標記（紅色），DCX用Cy2標記（品紅色）。該圖像是用DMi8 S 顯微鏡拍攝的。

神經科學研究技術

神經系統研究通常需要結合標本大切片的可視化和高分辨率成像。此外，具備對不同類型標本進行成像的靈活性也很重要，比如活細胞、組織、類器官和模式生物。

研究快速動態過程，如細胞運輸或突觸重塑，需要高速顯微鏡技術。其主要挑戰之一是如何在避免熒光飽和的情況下獲得高分辨率圖像。

為了獲得關于神經系統的有用數據，研究人員常使用廣域成像和體成像。減少熒光散射和背景信號的需求使得獲取高對比度和高分辨率圖像變得困難，這在研究腦切片等致密組織的神經結構時尤為關鍵。

培養的皮層神經元。Z軸采集59 個平面堆疊而成（厚度：21 微米）。樣本由德國Magdeburg FAN GmbH 提供。

神經科學研究中的顯微鏡方法

神經系統的研究通常依賴不同類型的顯微鏡來收集有關其活動和結構的數據。

• 多重成像通過同時可視化多個熒光生物標志物，能夠從神經樣本中獲取信息。通過這種方法，可以同時探索生物通路。其優勢在于可以分析和鑒定復雜的組織和細胞表型。

• 多光子顯微鏡常用于樣品的深度成像，其近紅外激發染料以減少光散射。

• 光片顯微鏡更適合對光敏感或厚三維樣品進行。它減少了光毒性和光漂白，同時提供內在的光學切片和三維成像功能。

• 激光顯微切割（LMD）利用顯微鏡和激光來制備用于分析的神經標本。這些組織樣本的異質性通常需要先分離特定神經元才能進行分析。

• 電生理學是研究神經組織電學特性的學科。神經細胞（神經元）的功能依賴于離子電流通過離子通道流動。離子通道可以通過顯微鏡和微電極吸管進行膜片鉗檢查，可以記錄神經元的電活動。

• 電子顯微鏡（EM）非常適合以納米級分辨率成像神經樣本，以更好地理解結構和功能。EM 需要特殊的樣品制備方法，如固定和切片。對于神經科學研究，增強功能性電磁學和光遺傳學或電刺激是有用的。
  
  

成年大鼠大腦中神經元呈綠色（Alexa Fluor488），星形膠質細胞呈紅色（GFAP），細胞核呈藍色（DAPI）。圖片由中國廣州醫科大學第二附屬醫院神經科神經科學研究所提供。

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