生命纳米世界缺失的一环

在过去的几十年里，在理解人类中枢神经系统的本质方面有了许多重大的科学飞跃。这些发现中最突出的是化学突触的特征描述，它描述了神经元中高度专业化的隔间。在这里，电脉冲转化为化学信号，将神经元电路中的信息传递到特定的目标细胞上。通过这种信号转换，可以通过加强或削弱传输效率，对信息进行快速调制和处理。

因此，突触及其对应的神经元网络被认为协调对环境刺激的充分反应，从过去的经验中学习和存储信息，并最终形成诸如行为和认知等极其复杂的过程的基础。这是如何可能的，答案深藏在复杂的神经元连接和大量具有多种功能和相互作用的突触蛋白之下。

通过解剖突触的分子组成及其结构，人们可以收集有关信号转导和调制机制的有价值的信息。这并不奇怪，对突触了解得越多，对可视化影响结构功能的细微差别的要求就越高。然而，大多数突触都是微小的细胞特化。为了使用简单的光学显微镜来探索突触结构，无法实现将结构显示到分子水平的图像分辨率。

一种被广泛使用的提高分辨率的方法是使用电子显微镜(新兴市场)，以比光学显微镜所使用的波长小得多的波长照射探针，可获得更高的解析度。通过新兴市场结合层析图像处理，突触结构可以在只有几纳米的分辨率下被可视化，这比任何光学显微镜技术都要高很多倍。缺点是新兴市场通常包括相当复杂的脱水和对比程序。即使非常小的结构被很好地显示出来，通过免疫标记将可视化结构归因于一个或多个蛋白质的定位仍然很棘手。此外，当需要从更大或更厚的样品中获得高分辨率图像时，费时的困难也会出现新兴市场切片需要合并或重建。

光学显微镜的最新进展，如发生的显微镜(1]，通过提供一种革命性的简单的荧光可视化方法，图像分辨率可达30纳米，并创造了纳米生物光子学的全新概念，为这一问题做出了巨大贡献。

常规荧光显微镜非常适合于生物标本的分析，因为荧光染料的定位在固定和活标本中都很容易评估。发生的更进一步，使更小的细胞器和子室的详细区分。在神经生物学方面已经取得了许多重大成就，如下几个例子所述:

突触囊泡(50 - 80nm)是细胞用来收集神经递质的运输单位，这些递质根据需要与突触前膜融合，并将其内容释放到突触间隙中。了解这些囊泡是如何形成、运输和停靠到适当的释放位点的过程，以及内吞/胞吐囊泡回收工作的过程对科学界来说非常重要。最近，视频率发生的活标本成像用于描述囊泡沿轴突的移动[2］．在…的帮助下发生的，囊泡的传输被更精确地描述，甚至检测到在传统图像采集中无法识别的速度和方向的微小变化。在其他实验中^3.突触囊泡相关蛋白(Synaptotagmin)的定位在囊泡融合时被表征。他们的发现有助于全面了解囊泡特异性蛋白在胞吞作用中如何从质膜中提取。

在突触成熟过程中，突触的单个成分如何被纳入蛋白质基质的时间方面，例如通过突触前体囊泡，尚未完全了解。对果蝇NMJ进行了研究，分析了突触的结构和组装[4,5,6]．被称为“t条”的突触前电子致密结构(由于它们在电子显微照片中的特征形状)被证明包括Bruchpilot (BRP)。BRP被认为作为突触前支架蛋白在信号转导中发挥作用。通过应用发生的通过与现有成像技术的协同结合，获得了关于大约250纳米大小的t条结构和邻近结构的有价值的信息(图1)。在小鼠视网膜细胞上进行了类似于果蝇的研究，其中描述了与前体囊泡相关的突触前蛋白质的组成，这些蛋白质被认为可以促进突触的发生[7］．

在上面的例子中，发生的显微镜显示了荧光标记的突触蛋白的非常精确的分布，直到那时通过传统的共聚焦成像无法识别。当与电子显微照片的数据进行比较时，一组全新的信息被检索出来。但不像新兴市场，发生的，由于其方法简单，图像采集不仅简单、快速，而且规模更大，从而有助于更广泛地了解突触结构及其对信号转导的影响(图2)。发生的通常可以描述为共聚焦和电子显微镜之间的一个“缺失的环节”。

的发生的有关突触结构特征的发现拓宽了我们对突触功能的理解，这有助于了解中枢神经系统是如何工作的，以及学习和记忆等复杂过程是如何完成的。

然而，活细胞成像是关键所在发生的显微术显示出它最可观的优势。了解活细胞中微小的结构变化、蛋白质定位、翻转率或再分配，特别是在神经元活动期间，对表征突触至关重要。这不仅适用于神经生物学研究，也适用于生物学和医学科学的许多领域。188bet怎么注册的发展发生的技术，首先只限于，高于平均亮度和稳定的荧光染料，如阿托^®594和阿托^®647N，最近允许用最近开发的远红色荧光蛋白8和常用的标记如EGFP和EYFP在活标本中可视化荧光蛋白[2 9 10 11］．

通过这些改进，以前仅限于固定组织的分辨率现在可以在活标本中实现。同时,发生的是可视化动态蛋白质重组最直接的技术，因为它可以穿透组织相当大(15-20微米是典型的)，允许快速图像采集，并且不依赖于随机后处理和重建。发生的，因此，开辟了数据采集的新可能性，包括延时和收紧实验。随着这种方法的应用，关于动态方面的一系列全新问题可能得到解决，使超分辨率活细胞成像成为可能。