鈣離子通過參與多種細胞內信號傳導途徑來調控絕大多數類型神經元的功能。由于鈣離子信號在已知的細胞器結構中發揮其特定的功能，鈣離子成像顯得尤為重要。在神經系統中，由于神經元的多樣性，導致鈣離子功能也多樣化。在突觸前膜，鈣內流激發貯存神經遞質的神經小泡向胞外釋放；在突觸后膜，樹突棘內鈣水平瞬間升高，介導了突觸可塑性；在細胞核內，鈣信號能夠調控基因轉錄。現在常使用的鈣離子指示劑有化學性鈣離子指示劑（ChemicalIndicators）和基因編碼鈣離子指示劑（GeneticallyEncodedIndicators）兩類。鈣成像系統在自由行為動物上對鈣離子動態進行單細胞分辨率級別的持久成像。上海動物神經元鈣成像nVista3.0

細胞內鈣離子作為重要的信號分子其作用具有時間性和空間性。當個細胞興奮時，產生了一個電沖動，此時，細胞外的鈣離子流入該細胞內，促使該細胞分泌神經遞質，神經遞質與相鄰的下一級神經細胞膜上的蛋白分子結合，促使這一級神經細胞產生新的電沖動。以此類推，神經信號便一級一級地傳遞下去，從而構成復雜的信號體系，較終形成學習、記憶等大腦的高級功能。在哺乳動物神經系統中，鈣離子同樣扮演著重要的信號分子的角色。靜息狀態下大部分神經元細胞內鈣離子濃度約為50-100nM，而細胞興奮時鈣離子濃度能瞬間上升10-100倍，增加的鈣離子對于突觸囊泡胞吐釋放神經遞質的過程必不可少。眾所周知，只有游離鈣才具有生物學活性，而細胞質內鈣離子濃度由鈣離子的內外流平衡所決定，同時也受鈣結合蛋白的影響。細胞外鈣離子內流的方式有很多種，其中包括電壓門控鈣離子通道、離子型谷氨酰胺受體、煙堿型膽堿能受體（nAChR）和瞬時受體電位C型通道（TRPC）等。神經元鈣成像的原理就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，以反映神經元活性。該方法可以同時觀察多個功能或位置相關的腦細胞。北京熒光顯微鈣成像nVoke2.0通過鈣成像技術檢測活動動物記錄神經元的活動。

大家都知道，只有游離鈣才具有生物學活性，而細胞質內鈣離子濃度由鈣離子的內外流平衡所決定，同時也受鈣結合蛋白的影響。細胞外鈣離子內流的方式有很多種，其中包括電壓門控鈣離子通道、離子型谷氨酰胺受體、煙堿型膽堿能受體（nAChR）和瞬時受體電位C型通道（TRPC）等。神經元鈣成像的原理就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，以反映神經元活性。該方法可以同時觀察多個功能或位置相關的腦細胞。

哥倫比亞大學ZuckermanMind大腦行為研究所的RuiM.Costa課題組于2020年10月7日在Cell雜志上發表了一篇題為AnAmygdalaCircuitMediatesExperience-DependentMomentaryArrestsduringExploration的文章，作者開發一種用于研究小鼠探索活動中瞬時停滯行為機制的新型實驗，通過行為分析、環路映射、滔博生物-Inscopix自由活動鈣成像顯微鏡結合光遺傳學手段，提供介導經驗依賴性的瞬時停滯行為的BLA神經元群體的jihuo和投射證據，表明BLA-CEA環路可以作為新穎/熟悉情境的檢測器和效應器，用于基于空間位置的熟悉程度來生成自定進度的行為停滯，這一響應對于動物對未知環境進行安全有效的探索是至關重要的。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。

雙光子顯微成像技術是近些年發展起來的結合了共聚焦激光掃描顯微鏡和雙光子激發技術的一種新型非線性光學成像方法,采用長波激發，能對組織進行深層次成像。常用的比較好激發波長大多位于800-900nm，而水、血液和固有組織發色團對這個波段的光吸收率低，此外散射的激發光子不能激發樣品，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gaofen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。傳統鈣成像實驗要求成像的光路極為穩定。哈爾濱熒光顯微鈣成像哪里有

小鼠頭戴式微型顯微鏡為后續清醒動物腦功能鈣成像研究提供了一套可靠的顯微成像系統。上海動物神經元鈣成像nVista3.0

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。上海動物神經元鈣成像nVista3.0