鈣離子通過(guò)參與多種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)途徑來(lái)調(diào)控絕大多數(shù)類(lèi)型神經(jīng)元的功能。由于鈣離子信號(hào)在已知的細(xì)胞器結(jié)構(gòu)中發(fā)揮其特定的功能，鈣離子成像顯得尤為重要。在神經(jīng)系統(tǒng)中，由于神經(jīng)元的多樣性，導(dǎo)致鈣離子功能也多樣化。在突觸前膜，鈣內(nèi)流激發(fā)貯存神經(jīng)遞質(zhì)的神經(jīng)小泡向胞外釋放；在突觸后膜，樹(shù)突棘內(nèi)鈣水平瞬間升高，介導(dǎo)了突觸可塑性；在細(xì)胞核內(nèi)，鈣信號(hào)能夠調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄?，F(xiàn)在常使用的鈣離子指示劑有化學(xué)性鈣離子指示劑（ChemicalIndicators）和基因編碼鈣離子指示劑（GeneticallyEncodedIndicators）兩類(lèi)。利用特殊的熒光染料或鈣離子指示劑，將神經(jīng)元中鈣離子濃度的變化通過(guò)熒光強(qiáng)度表現(xiàn)出來(lái)。南京神經(jīng)細(xì)胞鈣成像inscopix

麻省理工學(xué)院和波士頓大學(xué)的研究人員近研究使用一種熒光探針，能夠在大腦細(xì)胞處于電活動(dòng)狀態(tài)時(shí)點(diǎn)亮，可以立即對(duì)小鼠大腦中多個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)進(jìn)行成像。麻省理工學(xué)院的腦科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)神經(jīng)技術(shù)教授、兼生物工程學(xué)教授EdwardBoyden表示，只需要使用簡(jiǎn)單的光學(xué)顯微鏡，即可實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)。神經(jīng)科學(xué)家可以將大腦內(nèi)電路的活動(dòng)進(jìn)行可視化，并將其與特定行為聯(lián)系起來(lái)?！叭绻胙芯恳环N行為或疾病，就需要對(duì)神經(jīng)元群體的活動(dòng)進(jìn)行成像，讓這些神經(jīng)元群網(wǎng)絡(luò)中協(xié)同工作?！盉oyden說(shuō)。重慶光遺傳鈣成像nVoke2.0鈣離子能產(chǎn)生許多控制細(xì)胞功能的胞內(nèi)信號(hào)，如突觸囊泡中神經(jīng)遞質(zhì)的釋放等。

與傳統(tǒng)的單光子寬視野熒光顯微鏡相比，多光子顯微鏡（MPM）具有光學(xué)切片和深層成像等功能，這兩個(gè)優(yōu)勢(shì)極大地促進(jìn)了研究者們對(duì)于完整在體大腦深處神經(jīng)的了解與認(rèn)識(shí)。2019年，JeromeLecoq等人從大腦深處的神經(jīng)元成像、大量神經(jīng)元成像、高速神經(jīng)元成像這三個(gè)方面論述了相關(guān)的MPM技術(shù)。想要將神經(jīng)元活動(dòng)與復(fù)雜行為聯(lián)系起來(lái)，通常需要對(duì)大腦皮質(zhì)深層的神經(jīng)元進(jìn)行成像，這就要求MPM具有深層成像的能力。激發(fā)和發(fā)射光會(huì)被生物組織高度散射和吸收是限制MPM成像深度的主要因素，雖然可以通過(guò)增加激光強(qiáng)度來(lái)解決散射問(wèn)題，但這會(huì)帶來(lái)其他問(wèn)題，例如燒壞樣品、離焦和近表面熒光激發(fā)。增加MPM成像深度比較好的方法是用更長(zhǎng)的波長(zhǎng)作為激發(fā)光。

解決鈣離子信號(hào)和BOLD信號(hào)轉(zhuǎn)換：功能核磁共振成像主要依賴(lài)于神經(jīng)元興奮后局部耗氧與血流振幅的不一致，通過(guò)測(cè)定血氧水平依賴(lài)性（BOLD）信號(hào)間接反映神經(jīng)元活動(dòng)。而鈣成像技術(shù)則是直接通過(guò)鈣離子濃度變化反映神經(jīng)元活動(dòng)。將這兩種技術(shù)聯(lián)用，需要考慮BOLD信號(hào)和鈣離子濃度變化之間的轉(zhuǎn)換。研究人員通過(guò)卷積函數(shù)比較好化的將鈣離子信號(hào)轉(zhuǎn)換為BOLD信號(hào)，實(shí)現(xiàn)這兩者之間比較大的關(guān)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(dòng)變化與BOLD信號(hào)的一致性比較好。此外，鈣離子活動(dòng)變化與BOLD功能連接的關(guān)聯(lián)存在區(qū)域的依賴(lài)性：鈣離子和BOLD連接強(qiáng)度相關(guān)性在桶狀皮層與同側(cè)半球內(nèi)的腦區(qū)呈正相關(guān)關(guān)系（同步化），但與對(duì)側(cè)半球內(nèi)的腦區(qū)呈負(fù)相關(guān)。這種區(qū)域功能依賴(lài)性表明BOLD的連接來(lái)自于不同細(xì)胞群的協(xié)同神經(jīng)活動(dòng)。近年來(lái)出現(xiàn)了通過(guò)植入性的顯微鏡或透鏡進(jìn)行活動(dòng)動(dòng)物鈣成像的技術(shù)。

細(xì)胞內(nèi)鈣離子作為重要的信號(hào)分子其作用具有時(shí)間性和空間性。當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞興奮時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電沖動(dòng)，在此時(shí)，細(xì)胞外的鈣離子回流入該細(xì)胞內(nèi)，促使這個(gè)細(xì)胞分泌神經(jīng)遞質(zhì)，神經(jīng)遞質(zhì)與相鄰的下一級(jí)神經(jīng)細(xì)胞膜上的蛋白分子相結(jié)合，促使這個(gè)一級(jí)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生新的電沖動(dòng)。以此類(lèi)推，神經(jīng)信號(hào)便一級(jí)一級(jí)地傳遞下去，從而構(gòu)成復(fù)雜的信號(hào)體系，形成了學(xué)習(xí)、記憶等大腦的高級(jí)功能。在哺乳動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)中，鈣離子同樣扮演著重要的信號(hào)分子的角色。對(duì)于鈣離子成像來(lái)說(shuō)，大多數(shù)情況下速度很重要。美國(guó)在體鈣成像grain lens

鈣成像技術(shù)能直接測(cè)量神經(jīng)元和神經(jīng)元組織中動(dòng)態(tài)的鈣流動(dòng)。南京神經(jīng)細(xì)胞鈣成像inscopix

nVista神經(jīng)元超微鈣成像系統(tǒng)是可以在自由活動(dòng)的動(dòng)物上進(jìn)行大范圍的動(dòng)態(tài)熒光成像的設(shè)備。通過(guò)nVist，您可以視覺(jué)化細(xì)胞活動(dòng)，同步行為學(xué)，以及長(zhǎng)期追蹤神經(jīng)環(huán)路的活動(dòng)。nVista被應(yīng)用于全球的研究機(jī)構(gòu)中，產(chǎn)生了影響力的大數(shù)據(jù)庫(kù)。主要特征：利用GCamp鈣離子探針進(jìn)行成像功能完整的數(shù)據(jù)采集軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)焦，調(diào)焦，行為同步化單細(xì)胞分辨率下，可同時(shí)捕獲成百上千神經(jīng)元活動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間追蹤細(xì)胞，追蹤時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)數(shù)月電子對(duì)焦，保證視野范圍的恒定自由動(dòng)物行為學(xué)：可運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)行為學(xué)測(cè)量方法，行為操作箱，迷宮，曠場(chǎng)等可進(jìn)行皮層，深部核團(tuán)，以及腦干，中腦等區(qū)域的成像記錄動(dòng)物無(wú)需進(jìn)行適應(yīng)性訓(xùn)練鈣離子成像+自由活動(dòng)行為學(xué)1.錨定特殊細(xì)胞類(lèi)型，例如特定的receptor/promotor/geneticmarker2.單細(xì)胞的空間分辨率，可以分析細(xì)胞在空間內(nèi)的mapping和編碼信息3.動(dòng)物可在大范圍的曠場(chǎng)內(nèi)自由活動(dòng)4.長(zhǎng)時(shí)程追蹤同一細(xì)胞的放電規(guī)律變化：用于學(xué)習(xí)，記憶，藥物成癮等研究。5.可對(duì)腦內(nèi)的深部核團(tuán)進(jìn)行記錄nVista神經(jīng)元超微鈣成像系統(tǒng)成像效果好。神經(jīng)元超微鈣成像系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)采集軟件Inscopix數(shù)據(jù)采集軟件可記錄成百上千個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞。電子調(diào)焦功能，可通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)物理調(diào)焦。南京神經(jīng)細(xì)胞鈣成像inscopix