鈣離子在很多生理活動中都發揮著重要作用，除了在肌肉細胞收縮中扮演著重要角色，鈣離子也是神經元活動的重要“風向標”之一：當神經元膜電位發生去極化，產生的動作電位傳導到神經元軸突末梢時，細胞膜上的電壓門控鈣離子通道打開，大量鈣離子內流，包含神經遞質的囊泡由突觸前膜釋放至后膜，下游神經元就得以接受到上游的信號。因此，鈣離子成像可以追蹤神經元動作電位，從而幫助我們了解神經元集群的活動，可以用于感知覺，學習記憶，社會性行為等各種各樣的研究中。雙光子熒光顯微鏡的發展，使在實驗動物處于活動狀態下的鈣成像技術取得了飛速進展。光遺傳鈣成像口碑好

轉基因Ca2+指示劑：轉基因技術和光遺傳技術的飛速發展，催生了基因編碼的Ca2+指示劑（GECIs）。它們不依賴于熒光染料，可以靶向特定的組織，如神經細胞、心肌細胞、T細胞等，并且可以避免熒光指示劑帶來的的許多問題，是監測轉基因動物體內鈣離子的一個極好的工具。個基因編碼的鈣離子指示劑Cameleon早在1997年就發表了。它是利用與鈣離子結合后發生結構變化，作為供體的CFP和作為受體的YFP之間產生FRET的原理。2000年，GCaMP誕生了。它是增強型綠色熒光蛋白（EGFP）和鈣調蛋白（結合鈣離子）、鈣調蛋白結合肽M13組成的，結合鈣離子后，鈣調素-M13相互作用引起GFP空間結構變化，發出綠色熒光（圖5）。GCaMP的問世有著**性的意義，它改變了我們觀察神經元群體活動的方式，讓科學家們可以在成千上萬的細胞中，看到哪些神經元在放電，它們放電的模式和規律是怎樣的，從而進一步探索各種內在的神經機制。寧波鈣成像動物行為學可以對深部腦區、皮層區域等大部分腦區進行鈣成像使用鈣離子指示蛋白。

神經元鈣成像技術離不開鈣離子指示劑的應用，不同類型的指示劑各有其獨特的功能。那么這些指示劑是如何負載細胞的呢？目前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。

使用MPM對神經元進行鈣成像時，通過隨機訪問掃描—即激光束在整個視場上的任意選定點上進行快速掃描—可以只掃描感興趣的神經元，這樣不僅避免掃描到任何未標記的神經纖維，還可以優化激光束的掃描時間。隨機訪問掃描可以通過聲光偏轉器（AOD）來實現，其原理是將具有一個射頻信號的壓電傳感器粘在合適的晶體上，所產生的聲波引起周期性的折射率光柵，激光束通過光柵時發生衍射。通過射頻電信號調控聲波的強度和頻率從而可以改變衍射光的強度和方向，這樣使用1個AOD就可以實現一維橫向的任意點掃描，利用1對AOD，結合其他軸向掃描技術可實現3D的隨機訪問掃描。但是該技術對樣本的運動很敏感，易出現運動偽影。目前，快速光柵掃描即在FOV中進行逐行掃描，由于利用算法可以輕松解決運動偽影而被guangfan的使用。鈣離子能產生許多控制細胞功能的胞內信號，如突觸囊泡中神經遞質的釋放等。

紫外光激發Ca2+熒光探針Fura-2和Indo-1都是紫外光激發的雙波長Ca2+熒光指示劑，也是目前較常用的比率型鈣離子熒光探針。與其他代的熒光指示劑相比，它們的熒光信號更強，對Ca2+的選擇性也更強。比率指示劑會在與Ca2+結合后會改變吸收/發射特性。以雙波長激發指示劑Fura-2為例。如圖2所示，低Ca2+濃度下，Fura-2在~380nm處激發，高Ca2+濃度下，在~340nm處激發。光譜由兩個峰組成：左側較短波長的吸收峰隨Ca2+濃度的增加而增大，右側較長波長的吸收峰隨Ca2+濃度的增加而減小。通過340/380nm交替激發，獲取在510nm處對應的發射光熒光強度的比率，就可以對Ca2+濃度進行定量的測量。因為Fura-2結果準確，且不易被漂白，所以得到了普遍使用。鈣成像顯微鏡由軟件控制的電子對焦方式，讓成像更加穩定清晰。寧波超微顯微鈣成像聯系方式

神經方面科學迫切需要一種能夠兼顧全局和微觀的新型鈣成像技術。光遺傳鈣成像口碑好

目前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）光遺傳鈣成像口碑好