多種鈣離子指示劑和鈣成像手段的存在使研究人員能夠根據(jù)具體的實驗需要進行選擇。同樣，選擇合適的檢測設備也是至關重要的。對于使用CCD/sCMOS相機的成像系統(tǒng)來說，有兩個要求是很基本的：采集速度：根據(jù)不同的應用所需的相機幀速也不同，對于神經細胞來說，一般要求相機速度至少在10fps以上，有些高速應用場景可能需要幾百甚至上千Hz的幀速。靈敏度：為了盡可能降低光漂白和其他副作用（特別是藍光激發(fā)時），需要降低激發(fā)光強度。因此相**在較寬的發(fā)射光波長范圍上具有高靈敏度，才能檢測到弱光條件下的信號，并適應不同的染料的光譜發(fā)射特性。鈣離子也是神經元活動的重要“風向標”之一。上海細胞鈣離子鈣成像nVista3.0

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(xiàn)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。上海專業(yè)鈣成像聯(lián)系方式進行鈣測定必須借助外界的某種可視化物質作為它的標志物。

在神經系統(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，從而消除神經纖維信號。但與經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。

紫外光激發(fā)Ca2+熒光探針：Fura-2和Indo-1都是紫外光激發(fā)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(fā)射特性。以雙波長激發(fā)指示劑Fura-2為例。如圖2所示，低Ca2+濃度下，F(xiàn)ura-2在~380nm處激發(fā)，高Ca2+濃度下，在~340nm處激發(fā)。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(fā)，獲取在510nm處對應的發(fā)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。鈣離子在很多生理活動中都發(fā)揮著重要作用。

功能光學成像技術的發(fā)展使研究腦區(qū)和神經元的內部工作成為可能。隨著功能光學成像技術的發(fā)展，神經學家們已經可以研究腦區(qū)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(xiàn)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(tài)。目前它被廣泛應用于實時監(jiān)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(xiàn)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。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。上海熒光鈣成像

現(xiàn)在鈣成像技術使用的鈣離子指示劑主要有化學性鈣離子指示劑和基因編碼鈣離子指示劑。上海細胞鈣離子鈣成像nVista3.0

一項由葡萄牙尚帕莫未知中心，牛津大學，哥倫比亞大學，荷蘭鹿特丹伊拉斯謨大學，麻省理工學院，倫敦大學，德國MaxPlanck生物控制論研究所，德國圖歐賓根大學多方合作的研究于2020年11月4日在Neuron上發(fā)表了題為TheAnteriorCingulateCortexPredictsFutureStatestoMediateModel-BasedActionSelection的文章，作者通過一個新的兩步謎題任務了解基于模型的決策使用對行為具體后果的預測，在小鼠的一系列決策任務中使用Inscopix顯微鈣成像和光遺傳學來證明前扣帶皮層（ACC）預測了行動將導致的狀態(tài)，而不僅*是預測它們是好是壞，并判斷結果是否與這些預測相符。研究結果表明，ACC是基于模型的控制的關鍵節(jié)點，在預測所選操作的未來狀態(tài)方面發(fā)揮著特定作用。上海細胞鈣離子鈣成像nVista3.0