显微课堂 | 神经科学研究指南

用先进显微镜技术研究具有挑战性的标本有助于更好地理解神经系统，从而推动研究和治疗的突破

神经科学常常需要对具有挑战性和复杂性质的样本进行研究，以更好地理解神经系统和认知过程。其主要目标是开发更好的治疗方法，治疗阿尔茨海默病和帕金森病等疾病。它通常需要显微镜能够在亚细胞层面观察神经并识别分子变化。徕卡提供全面的显微镜解决方案，帮助神经科学家克服标本难题，推动深层组织成像技术的进展，从而深入了解神经元功能。

什么是神经科学？

神经科学是一个研究神经系统的结构和功能的多学科领域。其目的是理解认知和行为过程的发展，并理解并寻找治疗阿尔茨海默病或帕金森病等疾病的治疗方法。

显微镜技术对于在细胞和亚细胞层面可视化神经系统，并在其中观察任何分子变化至关重要。深层组织成像的最新进展为神经元功能提供了更多见解。细胞标记和光遗传学等新兴技术补充了这些发展。

在该神经元中，细胞核用DAPI标记（蓝色）、微管蛋白用Cy3标记（绿色）、巢状蛋白用Cy5标记（红色），DCX用Cy2标记（品红色）。该图像是用DMi8 S 显微镜拍摄的。

神经科学研究技术

神经系统研究通常需要结合标本大切片的可视化和高分辨率成像。此外，具备对不同类型标本进行成像的灵活性也很重要，比如活细胞、组织、类器官和模式生物。

研究快速动态过程，如细胞运输或突触重塑，需要高速显微镜技术。其主要挑战之一是如何在避免荧光饱和的情况下获得高分辨率图像。

为了获得关于神经系统的有用数据，研究人员常使用广域成像和体成像。减少荧光散射和背景信号的需求使得获取高对比度和高分辨率图像变得困难，这在研究脑切片等致密组织的神经结构时尤为关键。

培养的皮层神经元。Z轴采集59 个平面堆叠而成（厚度：21 微米）。样本由德国Magdeburg FAN GmbH 提供。

神经科学研究中的显微镜方法

神经系统的研究通常依赖不同类型的显微镜来收集有关其活动和结构的数据。

• 多重成像通过同时可视化多个荧光生物标志物，能够从神经样本中获取信息。通过这种方法，可以同时探索生物通路。其优势在于可以分析和鉴定复杂的组织和细胞表型。

• 多光子显微镜常用于样品的深度成像，其近红外激发染料以减少光散射。

• 光片显微镜更适合对光敏感或厚三维样品进行。它减少了光毒性和光漂白，同时提供内在的光学切片和三维成像功能。

• 激光显微切割（LMD）利用显微镜和激光来制备用于分析的神经标本。这些组织样本的异质性通常需要先分离特定神经元才能进行分析。

• 电生理学是研究神经组织电学特性的学科。神经细胞（神经元）的功能依赖于离子电流通过离子通道流动。离子通道可以通过显微镜和微电极吸管进行膜片钳检查，可以记录神经元的电活动。

• 电子显微镜（EM）非常适合以纳米级分辨率成像神经样本，以更好地理解结构和功能。EM 需要特殊的样品制备方法，如固定和切片。对于神经科学研究，增强功能性电磁学和光遗传学或电刺激是有用的。
  
  

成年大鼠大脑中神经元呈绿色（Alexa Fluor488），星形胶质细胞呈红色（GFAP），细胞核呈蓝色（DAPI）。图片由中国广州医科大学第二附属医院神经科神经科学研究所提供。

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