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細(xì)胞收縮與鈣成像標(biāo)測助力實(shí)現(xiàn)離體小鼠海馬腦片動作電位成像與可視化

瀏覽次數(shù)：84　發(fā)布日期：2026-4-14　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

實(shí)驗(yàn)概要：
神經(jīng)科學(xué)研究中，離體腦片模型因其能夠保留局部環(huán)路結(jié)構(gòu)，被廣泛用于興奮性、突觸傳遞及可塑性等功能的檢測。傳統(tǒng)的電生理方法（如細(xì)胞外場電位、膜片鉗）雖能精準(zhǔn)記錄電信號，但空間覆蓋范圍有限，難以直觀呈現(xiàn)動作電位（Action potential, AP）在不同腦區(qū)之間的動態(tài)傳導(dǎo)過程。近年來，光學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展使得實(shí)時、高空間分辨率的膜電位檢測成為可能。

細(xì)胞收縮與鈣成像標(biāo)測系統(tǒng)是一款集成多通道電刺激與高速熒光成像的綜合性設(shè)備。該系統(tǒng)不僅可用于心肌細(xì)胞收縮及鈣瞬變同步檢測，也可拓展應(yīng)用于神經(jīng)組織功能成像。其核心優(yōu)勢包括：
●多模式檢測：支持電壓敏感染料（如FluoVolt）和鈣離子指示劑，可同時或分別記錄膜電位變化和鈣信號。
●高時空分辨率：配合綠光激發(fā)（520 nm）及高速相機(jī)，可捕捉毫秒級的AP傳導(dǎo)過程，并實(shí)現(xiàn)亞細(xì)胞至全腦區(qū)的空間分布成像。
●靈活的電刺激控制：提供可編程的刺激參數(shù)（電流強(qiáng)度、波寬、頻率、持續(xù)時間），可精準(zhǔn)誘發(fā)特定神經(jīng)通路的AP。
●實(shí)時彩色熱圖與視頻輸出：將熒光強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)換為動態(tài)熱圖，直觀展示AP沿神經(jīng)回路的擴(kuò)布路徑及衰減趨勢。

本技術(shù)分享以C57小鼠離體海馬腦片為模型，利用上述系統(tǒng)結(jié)合FluoVolt膜電位檢測試劑盒，成功實(shí)現(xiàn)了：
●局部AP信號檢測：在10倍鏡下，記錄電刺激齒狀回（DG）后CA3區(qū)域的AP熒光響應(yīng)。
●全環(huán)路傳導(dǎo)可視化：在4倍鏡下，捕捉AP沿“DG→CA3→CA2→CA1”的完整傳導(dǎo)路徑，并以熱圖和視頻形式動態(tài)呈現(xiàn)。
●多區(qū)域比較：分析海馬不同亞區(qū)（DG、CA3、CA1）對相同電刺激的反應(yīng)幅度和潛伏期差異。

實(shí)驗(yàn)方法：
本方案利用細(xì)胞收縮與鈣成像標(biāo)測系統(tǒng)結(jié)合FluoVolt染料，成功實(shí)現(xiàn)了離體小鼠海馬腦片動作電位的高時空分辨率成像與環(huán)路傳導(dǎo)可視化，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電生理技術(shù)在空間覆蓋上的不足。該系統(tǒng)在神經(jīng)科學(xué)研究中具有重要拓展應(yīng)用價值，尤其適用于藥物篩選、缺血/再灌注損傷、癲癇環(huán)路等模型中AP傳導(dǎo)特性的快速、直觀評估，為神經(jīng)環(huán)路功能研究和疾病模型評估提供了有力工具。

Protocol（C57小鼠離體腦片海馬區(qū)動作電位（AP）檢測實(shí)驗(yàn)案例）

一、實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備
（一）主要試劑：
蔗糖切片液、人工腦脊液ACSF、FluoVolt膜電位檢測試劑盒。

（二）主要器材：
組織剪，手術(shù)剪，彎鑷，藥匙，刀片。

（三）主要溶液配方：
1.蔗糖切片液

2.人工腦脊液ACSF

二、C57小鼠離體腦片獲取與處理
1. 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備約300 mL蔗糖切片液，放在-20 ℃冰箱內(nèi)冷凍至冰水混合物狀態(tài)，用藥匙攪拌成冰沙狀并持續(xù)通入95%O₂+ 5%CO₂混合氣20 min以上。另將ACSF作為孵育液，置于37 ℃水浴鍋中，同樣持續(xù)通入混合氣。

2. 用異氟烷麻醉C57小鼠，組織剪快速離斷頭頸，將腦放在通氧后的分離皿里降溫。手術(shù)剪剪開頭皮，左手捏住頭下部，從頸部用手術(shù)剪沿顱骨中縫剪開顱骨，刀尖上翹前進(jìn)。在嗅球處垂直于切口剪開顱骨形成T字形切口。用彎鑷小心打開顱骨暴露大腦，用藥匙小心將大腦快速剝離至冷的切片液中。整個取腦過程需在冷的切片液中進(jìn)行，動作迅速、輕柔。

3. 在分離皿里用保安刀片將大腦前后修平，將大腦后部立起，用502膠水粘在腦臺上并靠在一塊瓊脂上。用刀片輕輕將大腦分成左右兩部分，放在冰浴的切片槽內(nèi)。

4. 切片液中持續(xù)通氧，刀片入液預(yù)冷。切片厚度350 μm，切片速度0.1 mm/s，振幅1.0 mm。切取4-6片海馬冠狀切片，放入孵育槽內(nèi)恢復(fù)40 min左右。

三、離體腦片染色及檢測（全過程均在避光環(huán)境下進(jìn)行）
●染色步驟：將離體腦片放入35 mm培養(yǎng)皿中，向ACSF中持續(xù)通氧，加入FluoVolt試劑盒中的PowerLoad液（100x），搖晃均勻后加入FluoVolt染色液（1000x），室溫避光染色30 min。隨后將腦片放回孵育槽內(nèi)洗脫浮色。在記錄槽中加入ACSF，用蓋網(wǎng)壓住腦片，八通道灌流系統(tǒng)持續(xù)灌流通氧的ACSF。
●設(shè)備：細(xì)胞收縮與鈣成像標(biāo)測系統(tǒng)
●刺激程序參數(shù)：刺激電流1 mA；刺激波寬50 ms；刺激頻率1 Hz；刺激時長10 s

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
結(jié)果一：離體腦片海馬區(qū)CA3區(qū)域AP信號檢測（10倍鏡）

圖1 （上）：熒光顯微鏡下的離體腦片海馬CA3區(qū)域及AP信號；
圖1 （下）：電刺激齒狀回（DG）后動作電位（AP）向CA3區(qū)域傳導(dǎo)熱圖

結(jié)果二：離體腦片海馬不同區(qū)域AP信號檢測（4倍鏡）

圖2 A：右上亮點(diǎn)處為扎的雙極刺激電極，在齒狀回，刺激沿齒狀回-CA3-CA2-CA1，最后傳播逐漸減弱；B：海馬不同區(qū)域電刺激后的AP信號

1 Hz刺激下，離體腦片海馬上DG向CA3區(qū)域的AP傳導(dǎo)視頻

4倍鏡下，整個海馬腦區(qū)電刺激AP傳導(dǎo)視頻