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隨著(zhù)功能光學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展，神經(jīng)學(xué)家們已經(jīng)可以研究腦區和神經(jīng)元內部的工作情況。功能鈣成像技術(shù)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(lái)——通過(guò)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(tài)。目前它被廣泛應用于實(shí)時(shí)監測一群相關(guān)神經(jīng)元內鈣離子的變化，從而判斷其功能活動(dòng)。該技術(shù)的出現使得科學(xué)家可以親眼目睹神經(jīng)信號在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )之中時(shí)間和空間上的傳遞穿梭。功能光學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展使研究腦區和神經(jīng)元的內部工作成為可能。鈣信號發(fā)揮著(zhù)高度特異性的功能。上海inscopix鈣成像供應商

細胞內鈣離子作為重要的信號分子其作用具有時(shí)間性和空間性。當個(gè)細胞興奮時(shí)，產(chǎn)生了一個(gè)電沖動(dòng)，此時(shí)，細胞外的鈣離子流入該細胞內，促使該細胞分泌神經(jīng)遞質(zhì)，神經(jīng)遞質(zhì)與相鄰的下一級神經(jīng)細胞膜上的蛋白分子結合，促使這一級神經(jīng)細胞產(chǎn)生新的電沖動(dòng)。以此類(lèi)推，神經(jīng)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(xué)習、記憶等大腦的高級功能。在哺乳動(dòng)物神經(jīng)系統中，鈣離子同樣扮演著(zhù)重要的信號分子的角色。靜息狀態(tài)下大部分神經(jīng)元細胞內鈣離子濃度約為50-100nM，而細胞興奮時(shí)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(jīng)遞質(zhì)的過(guò)程必不可少。眾所周知，只有游離鈣才具有生物學(xué)活性，而細胞質(zhì)內鈣離子濃度由鈣離子的內外流平衡所決定，同時(shí)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(mén)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(shí)受體電位C型通道（TRPC）等。上海inscopix鈣成像供應商功能性多神經(jīng)元鈣成像是一種通過(guò)記錄神經(jīng)元內Ca2+信號變化,監測大量神經(jīng)元動(dòng)作電位的光學(xué)記錄技術(shù)。

現在有三種在神經(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。**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(gè)神經(jīng)元中。此方法方便實(shí)驗者控制單個(gè)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(guān)察對象為一群神經(jīng)元。盡管此方法可能導致一些膠質(zhì)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(guān)察到一群神經(jīng)元內動(dòng)作電位相關(guān)性的活動(dòng)。第三種也較為常用，通過(guò)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(guò)病毒轉染使其基因編碼鈣離子指示劑（expressionofgeneticallyencodedcalciumindicators,GECI）

解決鈣成像裝置對核磁成像的干擾：考慮到金屬對核磁成像的影響，研究人員在核磁共振成像的模塊上裝上了鈣成像模塊，該成像模塊所有的金屬元件全部被更換為非導電塑料?？紤]到磁場(chǎng)對光纖記錄系統的干擾，減少鈣信號的噪音，將相干光纖激光器與核磁共振放置相鄰不同的房間。解決鈣成像和核磁成像區域的一致性：在成像過(guò)程中，以皮層區域的血管分布為參照物，以保證鈣成像和核磁成像的區域基本保持一致。但在實(shí)際成像中，鈣離子變化和血氧水平依賴(lài)性信號所響應的區域并不是完全重合。因此研究人員將響應區域內的信號變化幅度進(jìn)行均一化，盡量避免因統計閾值引起差異。隨著(zhù)熒光顯微鏡技術(shù)的迅速發(fā)展，在體鈣成像技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展。

單光子顯微技術(shù)是較成熟的熒光顯微技術(shù)，但由于其使用的激發(fā)光波長(cháng)較短，成像深度有限；能量較大,會(huì )造成對熒光物質(zhì)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(shí)現樣本三維成像要逐點(diǎn)掃描,成像速度慢,對樣本損害大,很難用于長(cháng)時(shí)間活細胞成像。而寬場(chǎng)顯微鏡能夠很好地實(shí)現實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像,光漂白小,因而較早應用于活細胞內的實(shí)時(shí)檢測，但寬場(chǎng)顯微鏡由于離焦信號的干擾,難以實(shí)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(shù)是近些年發(fā)展起來(lái)的結合了共聚焦激光掃描顯微鏡和雙光子激發(fā)技術(shù)的一種新型非線(xiàn)性光學(xué)成像方法,采用長(cháng)波激發(fā)，能對組織進(jìn)行深層次成像。常用的比較好激發(fā)波長(cháng)大多位于800-900nm，而水、血液和固有組織發(fā)色團對這個(gè)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(shù)能準確定位細胞內置入的微電極位置，從而觀(guān)察胞體、樹(shù)突甚至單個(gè)樹(shù)突棘的活性。研究者可完整的觀(guān)察神經(jīng)組織的分辨熒光圖像,甚至可以分辨神經(jīng)細胞單個(gè)樹(shù)突棘中的鈣分布。鈣信號在大腦皮層中更能反映神經(jīng)元的活性,因此神經(jīng)元鈣信號的檢測對研究大腦皮層功能至關(guān)重要。上海無(wú)障礙鈣成像銷(xiāo)售

鈣成像技術(shù)（calcium imaging）是指利用鈣離子指示劑監測組織內鈣離子濃度的方法。上海inscopix鈣成像供應商

對于成像和長(cháng)時(shí)間成像，較重要的是要保證細胞的正常生長(cháng)。熒光團受激發(fā)光光照后產(chǎn)生的氧化物質(zhì)與蛋白質(zhì)、核酸和脂肪等發(fā)生反應，熒光信號降低的同時(shí)（光致退色）也降低了細胞壽命（光線(xiàn)損傷）。在光照過(guò)程中氧化劑的產(chǎn)生,主要決定于熒光團的光化學(xué)性質(zhì)和光照劑量,因此減少光照劑量成為解決上述問(wèn)題的途徑之一。光漂白（Photobleaching）指在光的照射下熒光物質(zhì)所激發(fā)出來(lái)的熒光強度隨著(zhù)時(shí)間推移逐步減弱乃至消失的現象。熒光成像的質(zhì)量很大程度上依賴(lài)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(wú)限提高的，當激發(fā)光的強度超過(guò)一定限度時(shí)，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(shù)中，光漂白使得觀(guān)測變得很復雜，因為它會(huì )造成破壞，使螢光團無(wú)法繼續放光，從而干擾實(shí)驗結果。上海inscopix鈣成像供應商