神经血管耦合的光学成像和显微镜

神经-血管耦合是大脑中对神经元活动作出反应而调节血流的过程。这种血流调节是功能MRI测量信号的基础，也是正常大脑健康的基本组成部分。

演讲者:Elizabeth Hillman博士(纽约哥伦比亚大学功能光学成像实验室生物医学工程副教授)和Mark Nelson博士(曼彻斯特大学心血管医学教授)

在这次网络研讨会上，Elizabeth Hillman博士讨论了她的工作，重点是开发和使用新的活体光学成像和显微镜策略，以更好地理解神经血管耦合的细胞基础。一些最新的光学技术包括GCaMP动态、“清醒”小鼠大脑中的血流和氧合的同步宽视场成像，以及一种新的基于光片照明的高速体积显微镜技术，该技术可以成像完整的啮齿动物大脑和自由活动的小生物体的活体。

Hillman博士还讨论了最近的发现，并强调了大脑血管的血管内皮是如何在神经元活动中产生功能性充血中发挥核心作用的。

Mark Nelson博士目前是佛蒙特大学特聘教授和药理学系主任。在网络研讨会上，他讨论了离子通道功能的光学测量。

单通道的行为通常是通过使用膜片钳技术测量孤立细胞中的电流来检查的。纳尔逊博士讨论了他的实验室是如何开发应用程序的在完整动脉的原生内皮中，通过单一TRPV4(瞬时受体势香素4)通道测量钙流入，将这些单一事件称为“火花”。

内皮细胞TRPV4通道的性质是通过光学成像Ca^{2 +}基因工程小鼠的动脉信号，表达圆形排列，增强的绿色荧光蛋白为基础的钙^{2 +}在连接蛋白40启动子的控制下，生物传感器GCaMP2在内皮细胞中特别明显(Sonkusare et al.，科学, 2012)。GCaMP2小鼠模型允许长期、稳定的记录，包括加压和开缝(在面对)动脉的准备工作。使用多点共聚焦系统，图像通常以15-30 /s的速率获得，并使用我们定制的软件进行分析。

所使用的成像条件允许在生理条件下以高空间和时间分辨率测量单个TRPV4通道的活性。与在面对制备，大约14个完整的内皮细胞，每个细胞的表面积约为1700毫米²——同时成像。因此，一个成像实验相当于数百个成功的细胞膜片钳实验。Nelson博士的实验室已经成功地将这种方法扩展到由TRPV3和TRPV1通道介导的火花的测量。通过比较TRPV微晶的振幅与主要传导钙离子的l型电压依赖性钙通道的振幅，可以确定通过TRPV通道的单次钙流入率。在整个网络研讨会中，我们将详细讨论在原生制剂中获得单一测量值的标准和可以获得的见解。