星 形膠質細胞是大腦中數(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)學光子學研究中心曾紹群教授、周煒副教授領導的研究團隊提出了利用飛秒激光脈沖刺激星形膠質細胞的新型方法，主要實驗工作由趙媛、張媛等研究生承擔完成。該成果于2009年1月21日在線發(fā)表在美國光學學會刊物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細胞的細胞膜上，成功地誘導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構的觀察，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。這個光穿孔效應使得細胞外液 的鈣離子進入胞漿，引起星形膠質細胞的內(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 質細胞內(nèi)鈣升高能夠很好地得到重復。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。這些結果表明，飛秒激光脈沖刺激星形膠質細胞，是一種非接觸、可重復、高時空精確的無損刺激，這種新型方法為傳統(tǒng)技術無法解決的科學問題，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基金和863項目的資助。
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