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(fā)展，神經學家們已經可以研究腦區(qū)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(tài)。目前它被廣泛應用于實時監(jiān)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。現在鈣成像技術使用的鈣離子指示劑主要有化學性鈣離子指示劑和基因編碼鈣離子指示劑。南京inscopix鈣成像grain lens

鈣成像具有以下幾個優(yōu)勢：1.非侵入性：鈣成像技術可以在活物細胞或組織中進行觀察，無需破壞細胞或組織的完整性，因此是一種非侵入性的技術。2.高時空分辨率：鈣成像技術可以實時觀察細胞內鈣離子的動態(tài)變化，具有較高的時空分辨率?？梢圆蹲降解}離子濃度的瞬時變化，揭示細胞內信號傳導的快速過程。3.多樣性：鈣成像技術可以使用不同的熒光探針或基因工程技術，實現對不同類型的細胞或組織進行鈣成像?？梢愿鶕枰x擇適合的探針或方法，擴展應用范圍。4.可定量分析：通過鈣成像技術可以獲得熒光信號的強度，可以進行定量分析，了解鈣離子濃度的變化程度。可以通過比較不同條件下的鈣成像結果，研究因素對鈣離子信號的調控作用。5.可應用于多個領域：鈣成像技術廣泛應用于神經科學、細胞生物學、藥理學等領域。可以研究神經元活動、細胞信號傳導、細胞凋亡等生物過程，有助于揭示生物學機制和疾病發(fā)生及發(fā)展的過程。綜上所述，鈣成像技術具有非侵入性、高時空分辨率、多樣性、可定量分析和廣泛應用于多個領域等優(yōu)勢，成為研究細胞內鈣離子動態(tài)變化的重要工具。美國inscopix鈣成像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。

霍華德休斯頓醫(yī)學研究所（HHMI）ScottSternson課題組研究了影響這種源源不斷的食欲的神經機制。他們通過使用Inscopix小顯微鏡觀察小鼠腦干區(qū)域的神經元，發(fā)現貪念美食的小鼠可能是因為特殊的大腦區(qū)域對美食和奶茶比其他小鼠更加敏感。本能會驅使我們在感到饑餓和干渴的時候尋找食物，在找到食物或水時通過眼睛看、鼻子聞、嘴巴嘗等方式來感受和決定要不要吃，吃到一定程度產生滿足感（或是吃了還想吃的不滿足感）。因此，要把大腦中匯集的關于吃喝的各類信號分清楚，并找出控制不同吃喝行為的神經環(huán)路無疑是很有挑戰(zhàn)的任務。ScottSternson博士的研究團隊在小鼠大腦中尋找饑餓和干渴神經環(huán)路共存的腦區(qū)。他們注意到，腦干的藍斑區(qū)（locuscoeruleus）附近有一群谷氨酸能神經元（被稱為periLC神經元），參與進食和飲水的行為，是餓和渴的匯聚點。為了研究這些神經細胞的功能，研究小組開發(fā)了一種技術，可以讓小鼠在自由活動的同時，通過Inscopix自由活動鈣成像顯微鏡觀察記錄腦干中periLC神經元的活動。這項研究的作者龔蓉博士表示，解決這個技術是此項研究的關鍵。

對于成像和長時間成像，較重要的是要保證細胞的正常生長。熒光團受激發(fā)光光照后產生的氧化物質與蛋白質、核酸和脂肪等發(fā)生反應，熒光信號降低的同時（光致退色）也降低了細胞壽命（光線損傷）。在光照過程中氧化劑的產生,主要決定于熒光團的光化學性質和光照劑量,因此減少光照劑量成為解決上述問題的途徑之一。光漂白（Photobleaching）指在光的照射下熒光物質所激發(fā)出來的熒光強度隨著時間推移逐步減弱乃至消失的現象。熒光成像的質量很大程度上依賴于熒光信號強度，提高激發(fā)光強度固然可以提高信號強度，但激發(fā)光的強度不是可以無限提高的，當激發(fā)光的強度超過一定限度時，光吸收就趨于飽和，并不可逆地破壞激發(fā)態(tài)分子，這就是光漂白現象。在顯微技術中，光漂白使得觀測變得很復雜，因為它會造成破壞，使螢光團無法繼續(xù)放光，從而干擾實驗結果。利用鈣離子指示劑檢測組織或細胞內鈣離子濃度，進而反應組織或細胞內某些活動或反應。

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。現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(yǎng)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(fā)展，現在在實驗動物處于huoti狀態(tài)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(fā)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。鈣離子成像可以追蹤神經元動作電位。美國光遺傳鈣成像

傳統(tǒng)鈣成像實驗要求成像的光路極為穩(wěn)定。南京inscopix鈣成像grain lens

單光子顯微技術是較成熟的熒光顯微技術，但由于其使用的激發(fā)光波長較短，成像深度有限；能量較大,會造成對熒光物質的漂白,光毒性嚴重。激光共焦掃描顯微鏡由于共焦顯微鏡的孔徑很小,實現樣本三維成像要逐點掃描,成像速度慢,對樣本損害大,很難用于長時間活細胞成像。而寬場顯微鏡能夠很好地實現實時動態(tài)成像,光漂白小,因而較早應用于活細胞內的實時檢測，但寬場顯微鏡由于離焦信號的干擾,難以實現多維成像。雙光子熒光顯微鏡（Two-PhotonLaser-ScanningMicroscopy）。雙光子顯微成像技術是近些年發(fā)展起來的結合了共聚焦激光掃描顯微鏡和雙光子激發(fā)技術的一種新型非線性光學成像方法,采用長波激發(fā)，能對組織進行深層次成像。常用的比較好激發(fā)波長大多位于800-900nm，而水、血液和固有組織發(fā)色團對這個波段的光吸收率低，此外散射的激發(fā)光子不能激發(fā)樣品，因此背景第，光損傷小，適用于在體檢測。雙光子熒光成像技術能準確定位細胞內置入的微電極位置，從而觀察胞體、樹突甚至單個樹突棘的活性。研究者可完整的觀察神經組織的分辨熒光圖像,甚至可以分辨神經細胞單個樹突棘中的鈣分布。南京inscopix鈣成像grain lens