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。鈣成像技術利用鈣離子流的優勢在活神經細胞上直接可視化鈣信號。美國熒光顯微鈣成像

目前可用的指示劑較多，根據熒光光譜、與鈣離子親和力及其化學特性的不同大致分為化學性鈣離子指示劑和基因編碼鈣離子指示劑。前者指可特異性與鈣離子結合的小分子，常用的有fura-2、indo-1等；而后者主要指來源于綠色熒光蛋白GFP及其變異體的蛋白質，可與鈣調蛋白和肌球蛋白輕鏈激酶M13域結合，常用的有GCaMP、TN-XXL等，其中GCaMP5G和GCaMP6被廣泛應用于在體鈣成像研究中。生物熒光蛋白：Aequorin是水母熒光素（coelenterazine）通過硫酸酯鍵或過氧化鍵緊緊連到脫輔水母發光蛋白上形成的，遇到鈣離子就發出470nm藍光，可以作為鈣離子的檢測試劑；化學鈣離子指示劑：Fura-2可在紫外光下被jihuo且發射出505-520nm光；基于FRET的基因編碼的鈣指示劑；單個熒光基因編碼的鈣指示劑。美國熒光顯微鈣成像細胞對鈣離子有一套完備的監控系統以維持鈣的內穩態平衡。

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。Derrick想重點介紹一下較為常用的觀察設備——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。

在神經系統研究中，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。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。

對新環境的探索確保了生存和進化的適應性，這是通過根據經驗動態變化的探索性回合和逮捕來表達的。因此，調節探索性行為的神經環路應該參與經驗的整合，并利用它來選擇適當的行為輸出。通過空間探索分析，研究人員發現在之前動物被逮捕的地點，瞬間逮捕數隨著經驗的增加而增加。在自由探索的小鼠身上進行的Inscopix鈣成像顯示，基底外側杏仁核中有一個遺傳和投射定義的神經元群，在自我控制的行為停止期間是活躍的。這個合集是以經驗依賴的方式響應的，對這些神經元的nVoke閉環光遺傳操作表明，它們在探索過程中驅動經驗依賴的逮捕是充分和必要的。投影特異性成像和光遺傳學實驗顯示，這些yizhi是由投射到**杏仁核的基底外側杏仁核神經元影響的，揭示了杏仁核環路，該回路介導了熟悉部位的短暫阻止，但不影響回避或焦慮/恐懼樣行為。長時間追蹤相同細胞，進行可重復的科學研究對自由行為動物進行慢性鈣成像研究。美國熒光顯微鈣成像

想要同時觀察軸突和樹突的鈣離子信號，大視野是很重要的。美國熒光顯微鈣成像

目前有三種在神經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元中。此方法方便實驗者控制單個神經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元，觀察對象為一群神經元。盡管此方法可能導致一些膠質細胞也被指示劑所標記，但提高了整體神經元的標記百分比，使研究者得以觀察到一群神經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）美國熒光顯微鈣成像