星 形膠質(zhì)細(xì)胞是大腦中數(shù)量眾多的一類非電興奮性細(xì)胞群體，它們通過鈣信號(hào)的形式在神經(jīng)元和其它腦細(xì)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(xì)胞所用到的刺激方法，包括機(jī)械刺激、電刺激、解籠鎖和藥物刺激等，不能滿足對(duì)其基本功能的細(xì)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(tuán)隊(duì)提出了利用飛秒激光脈沖刺激星形膠質(zhì)細(xì)胞的新型方法，主要實(shí)驗(yàn)工作由趙媛、張媛等研究生承擔(dān)完成。該成果于2009年1月21日在線發(fā)表在美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)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(xì)胞的細(xì)胞膜上，成功地誘導(dǎo)了以被刺激細(xì)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(duì)光刺激處細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的觀察，PI染 料的內(nèi)流和無(wú)鈣外液的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，飛秒激光脈沖在極短的作用時(shí)間（幾個(gè)毫秒）內(nèi)，于細(xì)胞膜上形成了即時(shí)的小孔，并很快得到修復(fù)。這個(gè)光穿孔效應(yīng)使得細(xì)胞外液 的鈣離子進(jìn)入胞漿，引起星形膠質(zhì)細(xì)胞的內(nèi)鈣升高，從而模擬了正常生理?xiàng)l件下，通過細(xì)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(xì)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(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞的損傷被大大降低，實(shí)驗(yàn)也證明了細(xì)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(xì)胞，是一種非接觸、可重復(fù)、高時(shí)空精確的無(wú)損刺激，這種新型方法為傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法解決的科學(xué)問題，特別是在體 和活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，提供了有效而高效的工具。
該項(xiàng)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和863項(xiàng)目的資助。
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