光學(xué)顯微鏡可以觀察到神經(jīng)細(xì)胞嗎？答案是可以，而且還是主流方案，因?yàn)楣鈱W(xué)顯微鏡才適合做活細(xì)胞動(dòng)態(tài)觀察，尤其基于光學(xué)顯微鏡的熒光觀察，還是神經(jīng)元研究的主流配置，配置甚至可以直接看到神經(jīng)元信號(hào)活動(dòng)，比如味覺(jué)也是一種神經(jīng)元信號(hào)，都是科技與狠活。

·神經(jīng)元簡(jiǎn)介

圖1：神經(jīng)元結(jié)構(gòu)圖

神經(jīng)元又稱神經(jīng)細(xì)胞，是神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。

神經(jīng)元結(jié)構(gòu)分為細(xì)胞體和突起兩部分：細(xì)胞體是信息整合和處理中心，由細(xì)胞核、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)組成，包含尼氏體等結(jié)構(gòu)；突起是信號(hào)傳輸末梢，分為樹突和軸突，樹突起始粗分支細(xì)，負(fù)責(zé)傳入，可能有多個(gè)，軸突相對(duì)細(xì)且均一，負(fù)責(zé)傳出，只有一個(gè)。

·科教應(yīng)用：明場(chǎng)+染色觀察

圖2：明場(chǎng)下的染色神經(jīng)元

和其他各種細(xì)胞一樣，神經(jīng)元幾乎是透明的，不能直接用明場(chǎng)觀察，為了滿足科教等應(yīng)用，可以用姬姆薩染色法等方式將神經(jīng)元處理成染色樣品，以便生物顯微鏡進(jìn)行明場(chǎng)觀察。

但這些處理會(huì)影響細(xì)胞活性，不適合動(dòng)態(tài)觀察。

·動(dòng)態(tài)觀察應(yīng)用：相襯觀察

圖3：相襯觀察的神經(jīng)元

相襯觀察是觀察神經(jīng)元生長(zhǎng)和遷移的常用方案，因?yàn)檫@種觀察方式不需要染色，對(duì)細(xì)胞活性非常友好，適合長(zhǎng)時(shí)間成像，比如通過(guò)時(shí)延拍攝或長(zhǎng)時(shí)間視頻，記錄神經(jīng)元的生長(zhǎng)和遷移。

圖4：倒置顯微鏡適合相襯觀察

倒置顯微鏡通常配備相襯環(huán)和相襯物鏡，可以進(jìn)行相襯觀察，同時(shí)對(duì)培養(yǎng)皿有更好的支持，因此是神經(jīng)元觀察的常用方案。

·科研級(jí)應(yīng)用：熒光觀察

圖5：熒光觀察下的神經(jīng)元

倒置熒光顯微鏡是神經(jīng)元相關(guān)研究的常用設(shè)備，利用活細(xì)胞示蹤劑等特異性熒光染色，不僅可以標(biāo)記出肌動(dòng)蛋白絲等亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，還能對(duì)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、遷移等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖6：電生理研究用倒置熒光顯微鏡

使用倒置熒光顯微鏡的另一個(gè)好處是，樣本上方有較大的操作空間，可以加上膜片鉗等設(shè)備，以進(jìn)行電生理研究。

圖7：熒光觀察下的神經(jīng)元

熒光觀察下，高亮的特異性熒光和黑色的背景有很高的對(duì)比度，是神經(jīng)元相關(guān)論文研究的理想配圖。常見(jiàn)的研究對(duì)象包括小鼠、果蠅和斑馬魚等。

圖8：神經(jīng)元熒光成像

染料選擇方面，U通道的染料通常有細(xì)胞毒性，而且紫外線激發(fā)也有光毒性，因此神經(jīng)元相關(guān)研究一般用B通道和G通道等細(xì)胞毒性和光毒性更低的方案，兩個(gè)通道合成后，熒光重疊的部分會(huì)呈現(xiàn)出黃色熒光。

圖9：斑馬魚神經(jīng)元信號(hào)①

如果使用光片熒光顯微鏡、神經(jīng)元鈣離子成像等技術(shù)，我們甚至可以觀察斑馬魚等透明活體目標(biāo)的神經(jīng)元信號(hào)活動(dòng)，當(dāng)信號(hào)傳遞時(shí)，可以觀察到熒光在水平切面的亮起、傳遞、熄滅，有如煙火在夜空綻放，非常震撼。

如果你想看神經(jīng)元，建議還是選擇倒置熒光顯微鏡，既可以用相襯動(dòng)態(tài)觀察活細(xì)胞，也可以熒光標(biāo)記觀察各種想研究的細(xì)節(jié)，還能加上各種配件做成電生理平臺(tái)。人類的感覺(jué)、思考和記憶，無(wú)一例外都跟神經(jīng)元有緊密關(guān)系，研究神經(jīng)元是腦科學(xué)的一大重點(diǎn)，光片熒光顯微鏡、TIRF全內(nèi)反射熒光顯微鏡、機(jī)器學(xué)習(xí)等新科技也在這個(gè)前沿科學(xué)中嶄露頭角，這是個(gè)非常有潛力、有意思的課題。

①Volonté YA, Vallese-Maurizi H, Dibo MJ, Ayala-Pe?a VB, Garelli A, Zanetti SR, Turpaud A, Craft CM, Rotstein NP, Politi LE and German OL (2019) A Defective Crosstalk Between Neurons and Müller Glial Cells in the rd1 Retina Impairs the Regenerative Potential of Glial Stem Cells. Front. Cell. Neurosci. 13:334. doi: 10.3389/fncel.2019.00334

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