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，它的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，通過這個變化來daibiao細胞的功能狀態。目前這種技術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。細胞內鈣成像技術是通過向細胞內載入鈣指示劑。北京光遺傳鈣成像

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在體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降低(Wangetal.,2000)；觀察在體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進行在體freelymoving動物鈣成像的技術。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Inscopix顯微鏡成像。動物頭部只需植入GRINlens，方便活動。北京光遺傳鈣成像通過鈣成像技術檢測活動動物記錄神經元的活動。

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。

鈣成像具有以下幾個優勢：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變化，具有較高的時空分辨率。可以捕捉到鈣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。可以根據需要選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生及發展的過程。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勢，成為研究細胞內鈣離子動態變化的重要工具。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。

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。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。浙江熒光鈣成像供應商

鈣成像技術（calcium imaging）是指利用鈣離子指示劑或指示監測組織內鈣離子濃度的方法。北京光遺傳鈣成像

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di1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，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。北京光遺傳鈣成像