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的角色，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。鈣是模型動物神經細胞內重要的第二信使,參與細胞多種功能的調節,可以產生多種細胞內信號。合肥在體鈣成像nVoke2.0

多種鈣離子指示劑和鈣成像手段的存在使研究人員能夠根據具體的實驗需要進行選擇。同樣，選擇合適的檢測設備也是至關重要的。對于使用CCD/sCMOS相機的成像系統來說，有兩個要求是很基本的：采集速度：根據不同的應用所需的相機幀速也不同，對于神經細胞來說，一般要求相機速度至少在10fps以上，有些高速應用場景可能需要幾百甚至上千Hz的幀速。靈敏度：為了盡可能降低光漂白和其他副作用（特別是藍光激發時），需要降低激發光強度。因此相機要在較寬的發射光波長范圍上具有高靈敏度，才能檢測到弱光條件下的信號，并適應不同的染料的光譜發射特性。美國神經細胞鈣成像多少錢鈣成像技術發現鈣離子產生各種各樣的胞內信號。

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。

鈣離子成像系統：傳統的寬場熒光顯微鏡由于光散射的影響，只能夠對大腦淺層的神經元或在離體組織上進行成像，共聚焦顯微鏡由于光損傷較大，一般也只用于離體鈣成像。隨著熒光顯微鏡技術的迅速發展，在體鈣成像技術得到了蓬勃發展。雙光子熒光顯微鏡能夠在進行成像的時候實現高分辨率和高信噪比。例如，用雙光子顯微鏡對海馬樹突棘的鈣離子信號進行成像，研究神經元突觸后長時程控制(Wangetal.,2000)；觀察小鼠運動皮層神經元在嗅覺選擇任務中刺激相關電位(Komiyamaetal.,2010)等等。不過，這些實驗還是需要對動物進行麻醉和固定，而神經科學領域很多研究更希望能夠對自由活動的動物進行研究。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。如圖6中所示的光纖成像法：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。不過這種成像方法的視野較小，分辨率也比較差。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。

解決鈣成像裝置對核磁成像的干擾：考慮到金屬對核磁成像的影響，研究人員在核磁共振成像的模塊上裝上了鈣成像模塊，該成像模塊所有的金屬元件全部被更換為非導電塑料?？紤]到磁場對光纖記錄系統的干擾，減少鈣信號的噪音，將相干光纖激光器與核磁共振放置相鄰不同的房間。解決鈣成像和核磁成像區域的一致性：在成像過程中，以皮層區域的血管分布為參照物，以保證鈣成像和核磁成像的區域基本保持一致。但在實際成像中，鈣離子變化和血氧水平依賴性信號所響應的區域并不是完全重合。因此研究人員將響應區域內的信號變化幅度進行均一化，盡量避免因統計閾值引起差異。功能性多神經元鈣成像是一種通過記錄神經元內Ca2+信號變化,監測大量神經元動作電位的光學記錄技術。西安光遺傳鈣成像供應商

清醒動物腦功能鈣成像的微型顯微鏡的研究在不斷實踐中。合肥在體鈣成像nVoke2.0

不論采用哪一類鈣離子指示劑，總體上成像記錄過程是非常類似的。包含鈣離子指示劑的細胞可以通過熒光顯微鏡(fluorescencemicroscope)觀測，然后通過CCD攝像機捕捉、記錄圖像?，F在鈣成像技術主要在以下幾類神經科學研究方面有廣泛應用：1.記錄培養的神經元的活動。2.記錄腦片上神經元的活動。記錄神經元的活動。由于離體實驗本身的限制，現在越來越多的神經方面科學家傾向于做在體鈣成像實驗，希望能得到更準確且更能反應生理狀況的數據。得益于雙光子熒光顯微鏡的發展，現在在實驗動物處于huoti狀態下的鈣成像技術取得了飛速進展。4.記錄神經元樹突和樹突棘（spine）的活動。由于對于實驗精度的要求，有些科學家不僅只想記錄單個神經元的反應，他們還想更確切地知道神經元上哪些樹突和樹突棘參與了某個行為，也就是說他們需要在huoti條件下，對單根樹突以及某些spine進行鈣成像記錄實驗。由于雙光子熒光顯微鏡和GCaMP6基因編碼鈣離子指示劑的發展，現在，對樹突和樹突棘用鈣成像實驗進行記錄也成為了可能。合肥在體鈣成像nVoke2.0