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(xiàn)在鈣成像技術主要在以下幾類神經(jīng)科學研究方面有廣泛應用：1.記錄培養(yǎng)的神經(jīng)元的活動,。2.記錄腦片上神經(jīng)元的活動。記錄神經(jīng)元的活動,。由于離體實驗本身的限制,，現(xiàn)在越來越多的神經(jīng)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(shù)據(jù),。得益于雙光子熒光顯微鏡的發(fā)展,，現(xiàn)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(jīng)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(jīng)元的反應，他們還想更確切地知道神經(jīng)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(xiàn)在,，對樹突和樹突棘用鈣成像實驗進行記錄也成為了可能。有了鈣成像技術,，原本悄無聲息的神經(jīng)活動就變成了一幅斑斕閃爍的壯觀影像,。寧波鈣成像供應商

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(jīng)組織的gaofen辨熒光圖像,甚至可以分辨神經(jīng)細胞單個樹突棘中的鈣分布,。寧波鈣成像代理通過鈣成像技術發(fā)現(xiàn)當神經(jīng)元活動的時候，胞內鈣離子濃度能上升 10 - 100 倍,。

解決鈣離子信號和BOLD信號轉換：功能核磁共振成像主要依賴于神經(jīng)元興奮后局部耗氧與血流振幅的不一致,，通過測定血氧水平依賴性（BOLD）信號間接反映神經(jīng)元活動。而鈣成像技術則是直接通過鈣離子濃度變化反映神經(jīng)元活動,。將這兩種技術聯(lián)用,，需要考慮BOLD信號和鈣離子濃度變化之間的轉換。研究人員通過卷積函數(shù)比較好化的將鈣離子信號轉換為BOLD信號,，實現(xiàn)這兩者之間比較大的關聯(lián),。研究人員利用鈣離子指示劑工具小鼠發(fā)現(xiàn)在低頻刺激下（0.009–0.08赫茲），小鼠皮層鈣離子活動變化與BOLD信號的一致性比較好,。此外,，鈣離子活動變化與BOLD功能連接的關聯(lián)存在區(qū)域的依賴性：鈣離子和BOLD連接強度相關性在桶狀皮層與同側半球內的腦區(qū)呈正相關關系（同步化），但與對側半球內的腦區(qū)呈負相關,。這種區(qū)域功能依賴性表明BOLD的連接來自于不同細胞群的協(xié)同神經(jīng)活動,。

在神經(jīng)系統(tǒng)研究中，我們常使用鈣指示劑表征鈣離子濃度變化,，以反映神經(jīng)元的活動,。常見的鈣成像方法有雙光子熒光成像和單光子熒光成像兩種，其中后者是研究腦神經(jīng)活動的常用方法,。但與雙光子成像相比,，單光子成像更易受到來自神經(jīng)元的高水平串擾，導致信噪比降低,。不僅如此,，采集活動信號時還易被來自近距離通過的軸突和樹突的信號所污染，造成的非特異性信號,，這些均嚴重影響對神經(jīng)元活動反應的精細成像,。因而，在單光子熒光成像的基礎上,，研究團隊在細胞核中表達遺傳編碼的鈣指示劑,，從而消除神經(jīng)纖維信號。但與經(jīng)典的胞質鈣成像相比,，鈣進入細胞核的要求降低了這種成像的時間精度,。鈣離子也是神經(jīng)元活動的重要“風向標”之一。

轉基因Ca2+指示劑：轉基因技術和光遺傳技術的飛速發(fā)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(jīng)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(jiān)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(fā)表了,。它是利用與鈣離子結合后發(fā)生結構變化,，作為供體的CFP和作為受體的YFP之間產(chǎn)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(fā)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(jīng)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(jīng)元在放電,，它們放電的模式和規(guī)律是怎樣的，從而進一步探索各種內在的神經(jīng)機制,。雙光子熒光顯微鏡的發(fā)展,，使在實驗動物處于活動狀態(tài)下的鈣成像技術取得了飛速進展。神經(jīng)細胞鈣成像nVista

鈣成像技術一出現(xiàn),，就受到了全世界神經(jīng)科學家們的追捧,。寧波鈣成像供應商

現(xiàn)在有三種在神經(jīng)元上填充鈣離子指示劑的方法，且都可以用于體內和體外研究,。第一種方法是利用玻璃吸管將膜滲透性鹽或葡聚糖形式的指示劑注入單個神經(jīng)元中,。此方法方便實驗者控制單個神經(jīng)元內的鈣離子指示劑濃度且信噪比較高。第二種是利用“批量加載”的方法將鈣離子指示劑染料負載神經(jīng)元,，觀察對象為一群神經(jīng)元,。盡管此方法可能導致一些膠質細胞也被指示劑所標記，但提高了整體神經(jīng)元的標記百分比,，使研究者得以觀察到一群神經(jīng)元內動作電位相關性的活動,。第三種也較為常用，通過病毒轉染的方式使其基因編碼鈣離子指示劑,。（A）單細胞注射法,；（B）networkloading法,；（C）通過病毒轉染使其基因編碼鈣離子指示劑（expressionofgeneticallyencodedcalciumindicators,GECI）寧波鈣成像供應商