双光子显微镜在神经药理学活体研究中的应用

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1、第2卷第1期神经药理学报Vol.2No.12012年2月ActaNeuropharmacologicaFeb.2012双光子显微镜在神经药理学活体研究中的应用赵 君 王晋辉中国科学院生物物理研究所脑与认知国家重点实验室，北京，100101，中国【摘要】 得益于生物组织双光子吸收的非线性光学效应，双光子显微镜现在已经成为活体脑功能研究中重要的研究工具。双光子成像具有较深的穿透力、更为集中的空间聚焦、较小的组织损伤性等特征。因此，一方面利用双光子显微镜能够在细胞甚至是亚细胞水平上对活体中的神经细胞结构形态、离子浓度、细胞运动、分子相互

2、作用等生理现象和过程进行直接的成像监测，另外还能进行光裂解、光激活、光转染和光损伤等光学操纵；另一方面，双光子活体成像单细胞分辨率的大范围成像也便于高通量的系统药理学研究。在多年使用双光子显微镜进行活体研究的基础上，我们结合最新的研究进展重点阐述双光子显微镜在神经科学、神经药理学以及疾病动物模型的活体研究中的应用，并探讨其更广阔的前景。【关键词】双光子显微镜；系统药理学；钙成像；血液动力学；光操纵；脑成像【中图分类号】 R445.9，R964   【文献标识码】 A   文章编号：2095-1396（2012）01-0045-02

3、0InVivoApplicationofTwo-photonMicroscopyinNeuropharmacologicalResearchZHAOJun，WANGJin-huiStateKeyLaboratoryofBrainandCognitiveSciences，InstituteofBiophysics，ChineseAcademyofSciences，Beijing，100101，China【ABSTRACT】Two-photonmicroscopeisanusefulandadvancedtoolfornoninvas

4、ivedeepfluorescenceimagingintheintactbraintissueoflivinganimals.Duetononlineartwo-photoneffects，two-photonmicroscopeenableslong-termimaginginvivowithdeeperdetection，highersignal-to-noiseratioandlowerphotodamage，comparedtowide-fieldandconfocalmicroscopy.Two-photonmicro

5、scopycanprovidehigh-resolutionimagestostudycellularandsubcellularstructureandfunction，includingmorphology，mobilityandintracellularionsofcells.Ontheotherhand，largescaletwo-photonimagingofcellpopulationrevealsthenetworkconstructionandactivitydynamicswithsingle-cellresol

6、ution，whichmakestwo-photonmicroscopyahighthroughputtoolinsystempharmacology.Moreover，two-photonmicroscopycanoffersomepreciseopticaloperations，suchasphotolysis，photoactivation，phototransfectionandphotodamage.Here，wegiveanintroductiontotheprinciplesoftwo-photonmicroscop

7、yanditsinvivoapplicationsinneuroscienceandneuropharmacologyresearches.【KEYWORDS】two-photon；systempharmacology；calciumimaging；hemodynamics；opticaloperation；brainimaging基金项目：国家重点基础研究发展计划（973）基金（No.N2011CB504405），国家自然科学基金（No.30990261、81171033）。作者简介：赵君，男，中国科学院生物物理研究所博士生；T

8、el：+86-10-64862572，E-mail：zhaojun0701@msn.com通讯作者：王晋辉，男，研究员，博士生导师；研究方向：神经生理学和神经药理学；Tel：+86-10-64888472，Fax：+86-10-64871293，E