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超快激光器

研究星形膠質(zhì)細胞的新方法――飛秒脈沖激光刺激

激光制造網(wǎng)通訊員 來源:武漢光電國家實驗室(籌2011-01-20 我要評論(0 )   

星 形膠質(zhì)細胞是大腦中數(shù)量眾多的一類非電興奮性細胞群體,它們通過鈣信號的形式在神經(jīng)元和其它腦細胞間起到置關(guān)重要的橋梁作用,從而積極參與的腦功能。然 而,目前研...

星 形膠質(zhì)細胞是大腦中數(shù)量眾多的一類非電興奮性細胞群體,它們通過鈣信號的形式在神經(jīng)元和其它腦細胞間起到置關(guān)重要的橋梁作用,從而積極參與的腦功能。然 而,目前研究星形膠質(zhì)細胞所用到的刺激方法,包括機械刺激、電刺激、解籠鎖和藥物刺激等,不能滿足對其基本功能的細致研究。由Britton Chance生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)研究中心曾紹群教授、周煒副教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊提出了利用飛秒激光脈沖刺激星形膠質(zhì)細胞的新型方法,主要實驗工作由趙媛、張媛等研究生承擔(dān)完成。該成果于2009121日在線發(fā)表在美國光學(xué)學(xué)會刊物Optics Express上。

研究人員將800 nm近紅外飛秒脈沖激光聚焦于星形膠質(zhì)細胞的細胞膜上,成功地誘導(dǎo)了以被刺激細胞為中心向外依次發(fā)生的胞內(nèi)鈣升高(如電影所示),即鈣波。通過對光刺激處細胞膜結(jié)構(gòu)的觀察,PI染 料的內(nèi)流和無鈣外液的實驗證實,飛秒激光脈沖在極短的作用時間(幾個毫秒)內(nèi),于細胞膜上形成了即時的小孔,并很快得到修復(fù)。這個光穿孔效應(yīng)使得細胞外液 的鈣離子進入胞漿,引起星形膠質(zhì)細胞的內(nèi)鈣升高,從而模擬了正常生理條件下,通過細胞膜上離子通道的外鈣內(nèi)流。利用激光控制的便利性,光刺激觸發(fā)的星形膠 質(zhì)細胞內(nèi)鈣升高能夠很好地得到重復(fù)。由于采用了峰值功率高而總能量低的近紅外激光,光刺激對星形膠質(zhì)細胞的損傷被大大降低,實驗也證明了細胞的功能和活 性。這些結(jié)果表明,飛秒激光脈沖刺激星形膠質(zhì)細胞,是一種非接觸、可重復(fù)、高時空精確的無損刺激,這種新型方法為傳統(tǒng)技術(shù)無法解決的科學(xué)問題,特別是在體 和活體動物實驗,提供了有效而高效的工具。

該項工作得到國家自然科學(xué)基金和863項目的資助。

 

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