目前有三種在神經(jīng)元上填充鈣離子指示劑的方法，且都可以用于體內(nèi)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(nèi)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(fù)載神經(jīng)元，觀察對象為一群神經(jīng)元。盡管此方法可能導(dǎo)致一些膠質(zhì)細(xì)胞也被指示劑所標(biāo)記，但提高了整體神經(jīng)元的標(biāo)記百分比，使研究者得以觀察到一群神經(jīng)元內(nèi)動作電位相關(guān)性的活動。第三種也較為常用，通過病毒轉(zhuǎn)染的方式使其基因編碼鈣離子指示劑。（A）單細(xì)胞注射法；（B）networkloading法；（C）通過病毒轉(zhuǎn)染使其基因編碼鈣離子指示劑（expressionofgeneticallyencodedcalciumindicators,GECI）鈣成像技術(shù)（calcium imaging）是指利用鈣離子指示劑監(jiān)測組織內(nèi)鈣離子濃度的方法。北京熒光鈣成像grain lens
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(jìn)行選擇。同樣，選擇合適的檢測設(shè)備也是至關(guān)重要的。對于使用CCD/sCMOS相機(jī)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(yīng)用所需的相機(jī)幀速也不同，對于神經(jīng)細(xì)胞來說，一般要求相機(jī)速度至少在10fps以上，有些高速應(yīng)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(lán)光激發(fā)時），需要降低激發(fā)光強(qiáng)度。因此相機(jī)要在較寬的發(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(yīng)不同的染料的光譜發(fā)射特性。北京神經(jīng)元鈣成像價位鈣成像技術(shù)一出現(xiàn)，就受到了全世界神經(jīng)科學(xué)家們的追捧。
對于成像和長時間成像，較重要的是要保證細(xì)胞的正常生長。熒光團(tuán)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(yīng)，熒光信號降低的同時（光致退色）也降低了細(xì)胞壽命（光線損傷）。在光照過程中氧化劑的產(chǎn)生,主要決定于熒光團(tuán)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)出來的熒光強(qiáng)度隨著時間推移逐步減弱乃至消失的現(xiàn)象。熒光成像的質(zhì)量很大程度上依賴于熒光信號強(qiáng)度，提高激發(fā)光強(qiáng)度固然可以提高信號強(qiáng)度，但激發(fā)光的強(qiáng)度不是可以無限提高的，當(dāng)激發(fā)光的強(qiáng)度超過一定限度時，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(xiàn)象。在顯微技術(shù)中，光漂白使得觀測變得很復(fù)雜，因為它會造成破壞，使螢光團(tuán)無法繼續(xù)放光，從而干擾實驗結(jié)果。
鈣離子成像系統(tǒng)：傳統(tǒng)的寬場熒光顯微鏡由于光散射的影響，只能夠?qū)Υ竽X淺層的神經(jīng)元或在離體組織上進(jìn)行成像，共聚焦顯微鏡由于光損傷較大，一般也只用于離體鈣成像。隨著熒光顯微鏡技術(shù)的迅速發(fā)展，在體鈣成像技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展。雙光子熒光顯微鏡能夠在進(jìn)行成像的時候?qū)崿F(xiàn)高分辨率和高信噪比。例如，用雙光子顯微鏡對海馬樹突棘的鈣離子信號進(jìn)行成像，研究神經(jīng)元突觸后長時程控制(Wangetal.,2000)；觀察小鼠運(yùn)動皮層神經(jīng)元在嗅覺選擇任務(wù)中刺激相關(guān)電位(Komiyamaetal.,2010)等等。不過，這些實驗還是需要對動物進(jìn)行麻醉和固定，而神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域很多研究更希望能夠?qū)ψ杂苫顒拥膭游镞M(jìn)行研究。近年來出現(xiàn)了通過植入性的microscope或microlens進(jìn)行freelymoving動物鈣成像的技術(shù)。如圖6中所示的光纖成像法：使用一端帶有GRINlens的光纖連接顯微鏡和動物大腦，從特定腦區(qū)發(fā)出的熒光信號被光纖收集，然后通過相機(jī)成像。動物頭部只需植入GRINlens，方便活動，而且可以同時植入多個lens來觀察不同的腦區(qū)之間的聯(lián)系和相互作用。不過這種成像方法的視野較小，分辨率也比較差。鈣成像系統(tǒng)集成自動控制和精確計時的多模式輸入端口。
nVista神經(jīng)元超微鈣成像系統(tǒng)是可以在自由活動的動物上進(jìn)行大范圍的動態(tài)熒光成像的設(shè)備。通過nVist，您可以視覺化細(xì)胞活動，同步行為學(xué)，以及長期追蹤神經(jīng)環(huán)路的活動。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。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，實現(xiàn)對焦，調(diào)焦，行為同步化單細(xì)胞分辨率下，可同時捕獲成百上千神經(jīng)元活動長時間追蹤細(xì)胞，追蹤時間可長達(dá)數(shù)月電子對焦，保證視野范圍的恒定自由動物行為學(xué)：可運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)行為學(xué)測量方法，行為操作箱，迷宮，曠場等可進(jìn)行皮層，深部核團(tuán)，以及腦干，中腦等區(qū)域的成像記錄動物無需進(jìn)行適應(yīng)性訓(xùn)練鈣離子成像+自由活動行為學(xué)1.錨定特殊細(xì)胞類型，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.動物可在大范圍的曠場內(nèi)自由活動4.長時程追蹤同一細(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神經(jīng)元細(xì)胞。電子調(diào)焦功能，可通過軟件實現(xiàn)物理調(diào)焦。小鼠頭戴式微型顯微鏡為后續(xù)清醒動物腦功能鈣成像研究提供了一套可靠的顯微成像系統(tǒng)。光遺傳鈣成像代理
進(jìn)行鈣測定必須借助外界的某種可視化物質(zhì)作為它的標(biāo)志物。北京熒光鈣成像grain lens
可見光激發(fā)Ca2+熒光探針與紫外光激發(fā)探針相比，可見光激發(fā)Ca2+探針具有更強(qiáng)的染料吸收性能，對Ca2+變化水平檢測敏感度也更高，能夠降低對活細(xì)胞的光毒性和樣品自發(fā)熒光以及光散射的干擾，且無光譜偏移。常使用的可見光激發(fā)Ca2+熒光探針有Fluo-3，F(xiàn)luo-4，Rhod-2等，同時他們也都是非比率型指示劑。Fluo-3是常用的可見光激發(fā)Ca2+熒光指示劑之一，是典型的的單波長指示劑，比較大激發(fā)波長為506nm，比較大發(fā)射波長為526nm。它與Ca2+結(jié)合之前幾乎無熒光，結(jié)合后熒光會增加60至100倍，從而避免了細(xì)胞自身的熒光干擾。實際檢測時推薦使用的激發(fā)波長為488nm左右，發(fā)射波長為525～530nm。Fluo-3可以用在激光共聚焦顯微成像或流式細(xì)胞儀中。它還有一個升級版本Fluo-4，在相同Ca2+濃度下信號更強(qiáng)。北京熒光鈣成像grain lens
