麻省理工學院和波士頓大學的研究人員近研究使用一種熒光探針，能夠在大腦細胞處于電活動狀態時點亮，可以立即對小鼠大腦中多個神經元的活動進行成像。麻省理工學院的腦科學和認知科學神經技術教授、兼生物工程學教授EdwardBoyden表示，只需要使用簡單的光學顯微鏡，即可實現這項技術。神經科學家可以將大腦內電路的活動進行可視化，并將其與特定行為聯系起來。“如果想研究一種行為或疾病，就需要對神經元群體的活動進行成像，讓這些神經元群網絡中協同工作。”Boyden說。細胞對鈣離子有一套完備的監控系統以維持鈣的內穩態平衡。上海無障礙鈣成像聯系方式

鈣離子成像技術（Calciumimaging）是指利用鈣離子指示劑監測組織內鈣離子濃度的方法，常用于神經系統的研究，指示神經元內鈣離子的變化，提示神經元活動。其原理在于借助鈣離子濃度與神經元活動之間的嚴格對應關系，利用特殊的熒光染料或者蛋白質熒光探針（鈣離子指示劑，Calciumindicator），將神經元中鈣離子的濃度通過熒光強度表現出來，并被顯微鏡捕捉，從而達到監測神經元活動的目的。鈣離子在神經元功能中起著重要的作用：它們作為細胞內的信號可觸發響應，如改變基因表達和突觸囊泡中神經遞質的釋放。由于細胞內有離子泵在各種信號刺激下選擇性地運輸這些離子，胞內鈣濃度是高度動態的。鈣成像利用鈣離子流的優勢，在活神經細胞上直接可視化鈣信號。寧波動物神經元鈣成像inscopix專業的鈣成像顯微鏡使得鈣成像變的直接。

近年來出現了通過植入性的microscope或microlens進行freelymoving動物鈣成像的技術。如光纖成像法：使用一端帶有GRINlens的光纖連接顯微鏡和動物大腦，從特定腦區發出的熒光信號被光纖收集，然后通過相機成像。動物頭部只需植入GRINlens，方便活動，而且可以同時植入多個lens來觀察不同的腦區之間的聯系和相互作用。還有直接植入動物大腦的微型熒光顯微鏡，將GRINlens直接植入皮層下的海馬，下丘腦，丘腦等區域，可以監測深部腦區的神經元活動。這種微型顯微鏡的重量只有幾克，不會影響動物自由活動，可以提供800μm600μm視野和1.50μm橫向分辨率。

利用鈣成像技術記錄大腦活動，隨著功能光學成像技術的發展，神經學家們已經可以研究腦區和神經元內部的工作情況。功能鈣成像技術就是其中之一，其主要原理是將外源性熒光信號和生理現象耦合起來——通過熒光染料信號的改變反映細胞內游離鈣離子濃度，以此細胞的功能狀態。目前它被廣泛應用于實時監測一群相關神經元內鈣離子的變化，從而判斷其功能活動。該技術的出現使得科學家可以親眼目睹神經信號在神經網絡之中時間和空間上的傳遞穿梭。神經元鈣成像的原理是利用特殊的熒光染料或鈣離子指示劑將神經元中鈣離子濃度的變化通過熒光強度表現出來。

現在有三種在神經元上填充鈣離子指示劑的方法，且都可以用于體內和體外研究。第一種方法是利用玻璃吸管將膜滲透性鹽或葡聚糖形式的指示劑注入單個神經元中。此方法方便實驗者控制單個神經元內的鈣離子指示劑濃度且信噪比較高。第二種是利用“批量加載”的方法將鈣離子指示劑染料負載神經元，觀察對象為一群神經元。盡管此方法可能導致一些膠質細胞也被指示劑所標記，但提高了整體神經元的標記百分比，使研究者得以觀察到一群神經元內動作電位相關性的活動。第三種也較為常用，通過病毒轉染的方式使其基因編碼鈣離子指示劑。（A）單細胞注射法；（B）networkloading法；（C）通過病毒轉染使其基因編碼鈣離子指示劑（expressionofgeneticallyencodedcalciumindicators,GECI）通過鈣成像技術發現神經元的活動與其內部的鈣離子濃度密切相關。上海特殊鈣成像商家

想要同時觀察軸突和樹突的鈣離子信號，大視野是很重要的。上海無障礙鈣成像聯系方式

目前可用的指示劑較多，根據熒光光譜、與鈣離子親和力及其化學特性的不同大致分為化學性鈣離子指示劑和基因編碼鈣離子指示劑。前者指可特異性與鈣離子結合的小分子，常用的有fura-2、indo-1等；而后者主要指來源于綠色熒光蛋白GFP及其變異體的蛋白質，可與鈣調蛋白和肌球蛋白輕鏈激酶M13域結合，常用的有GCaMP、TN-XXL等，其中GCaMP5G和GCaMP6被廣泛應用于在體鈣成像研究中。生物熒光蛋白：Aequorin是水母熒光素（coelenterazine）通過硫酸酯鍵或過氧化鍵緊緊連到脫輔水母發光蛋白上形成的，遇到鈣離子就發出470nm藍光，可以作為鈣離子的檢測試劑；化學鈣離子指示劑：Fura-2可在紫外光下被jihuo且發射出505-520nm光；基于FRET的基因編碼的鈣指示劑；單個熒光基因編碼的鈣指示劑。上海無障礙鈣成像聯系方式