想要對鈣離子的動態變化進行有效的檢測，鈣離子指示劑的選擇顯得尤為重要。鈣離子熒光指示劑在未結合鈣離子前幾乎無熒光，與鈣離子結合后，熒光強度明顯增強。利用這一原理，可以通過指示劑的信號強弱來觀察細胞內鈣離子濃度水平的變化。根據激發光波長范圍，鈣離子指示劑可以分為可見光激發和紫外光激發，而根據其工作原理又可以分為比率和非比率型。常見的鈣離子指示劑有，紫外光激發Ca2+熒光探針、可見光激發Ca2+熒光探針、轉基因Ca2+指示劑。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。神經細胞鈣成像nVista3.0

霍華德休斯頓醫學研究所（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域的神經元，發現貪念美食的小鼠可能是因為特殊的大腦區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路無疑是很有挑戰的任務。ScottSternson博士的研究團隊在小鼠大腦中尋找饑餓和干渴神經環路共存的腦區。他們注意到，腦干的藍斑區（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。上海動物神經元鈣成像代理鈣離子在很多生理活動中都發揮著重要作用。

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。

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，以此表示細胞的功能狀態。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。功能光學成像技術的發展使研究腦區和神經元的內部工作成為可能。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。

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。專業的鈣成像顯微鏡使得鈣成像變的直接。神經細胞鈣成像nVista3.0

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。神經細胞鈣成像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。神經細胞鈣成像nVista3.0