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通过光电效应介导的、无束缚超小型碳纤维电极的皮层内神经刺激
摘要： 目标：使用有线电激活探针进行神经刺激会损伤神经组织，且空间选择性差、长期稳定性不足。光电效应（将入射光转化为电势和热能）为无缆刺激方法提供了可能。我们提出一种新型刺激范式，利用光电效应刺激自由漂浮的超小直径（7-8微米）碳纤维探针周围的神经元。 方法：采用双光子显微镜激光诱导光刺激，通过计时电流法和计时电位法表征光刺激的电化学特性，利用罗丹明B荧光量化温度变化。 结果：光刺激产生局部阴极电位脉冲且漏电流极小。体外实验中刺激诱发的电压偏转（0.05-0.4V）与激光源功率（5-40mW）呈线性关系。电极邻近区域温升控制在2.5°C以内，表明该刺激方式不会引发热损伤。转基因GCaMP-3小鼠模型显示，刺激起始时局部神经元钙荧光增强证实了体内刺激有效性。相同条件下，光刺激激活的细胞比电刺激更靠近电极，显示更高空间精度。 结论：实验证实所提光电刺激方法能有效实现神经刺激。意义：光电刺激具有高精度且无需潜在破坏性导线，有望成为电刺激的理想替代方案。
关键词： GCaMP、电化学、神经调节、光伏效应、双光子显微镜、温度依赖性、荧光
更新于2025-09-23 15:23:52
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幼年斑马鱼侧线毛细胞的体内钙成像
摘要： 感觉毛细胞是位于内耳的机械感受器，对听觉和平衡功能至关重要。这些细胞通过顶端被称为"静纤毛束"的突起在受到机械刺激偏转时被激活。这种偏转会开启静纤毛束中的机械转导（MET）通道，导致包括钙离子在内的阳离子内流。阳离子内流使细胞去极化，进而打开位于毛细胞突触前膜基底部的电压门控钙通道。哺乳动物的毛细胞被骨性结构包裹，在活体内评估这些活动具有挑战性。相比之下，斑马鱼幼体透明且具有位于体表的外周侧线器官，其中包含与哺乳动物毛细胞在功能和结构上相似的毛细胞，可在活体内进行功能评估。本文介绍一种利用基因编码钙指示剂（GECI）GCaMP6s检测斑马鱼侧线毛细胞受刺激诱发钙信号的技术。结合共聚焦成像技术，GCaMP6s可用于测量侧线毛细胞顶端和基底部的活体钙信号。这些信号能实时量化反映毛细胞内机械感知及突触前依赖的钙活动。该钙信号还能提供毛细胞如何检测和传递感觉刺激的重要功能信息。总体而言，该技术可获取关于活体内钙活动相对变化的有效数据，但不太适用于钙变化绝对值的定量分析。此活体技术易受运动伪影干扰，需要经过充分练习才能正确完成幼体的定位、固定和刺激操作。最终当规范执行时，本文所述方案为获取活体动物自然完整状态下毛细胞活动的宝贵信息提供了有效途径。
关键词： 感觉神经科学，第141期，钙成像，GCaMP，神经科学，基因编码指示剂，毛细胞，在体成像，斑马鱼，侧线，共聚焦成像
更新于2025-09-04 15:30:14