隨著功能光學成像技術的發展，神經學家們已經可以研究腦區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。目前它被廣泛應用于實時監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。功能光學成像技術的發展使研究腦區和神經元的內部工作成為可能。鈣離子成像可以用于感知覺，學習記憶，社會性行為等各種各樣的研究中。北京inscopix鈣成像采購信息

鈣離子成像系統：傳統的寬場熒光顯微鏡由于光散射的影響，只能夠對大腦淺層的神經元或在離體組織上進行成像，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的迅速發展，在體鈣成像技術得到了蓬勃發展。雙光子熒光顯微鏡能夠在進行成像的時候實現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行成像，研究神經元突觸后長時程控制(Wangetal.,2000)；觀察小鼠運動皮層神經元在嗅覺選擇任務中刺激相關電位(Komiyamaetal.,2010)等等。不過，這些實驗還是需要對動物進行麻醉和固定，而神經科學領域很多研究更希望能夠對自由活動的動物進行研究。近年來出現了通過植入性的microscope或microlens進行freelymoving動物鈣成像的技術。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，從特定腦區發出的熒光信號被光纖收集，然后通過相機成像。動物頭部只需植入GRINlens，方便活動，而且可以同時植入多個lens來觀察不同的腦區之間的聯系和相互作用。不過這種成像方法的視野較小，分辨率也比較差。北京inscopix鈣成像采購信息鈣成像系統在自由行為動物上對鈣離子動態進行單細胞分辨率級別的持久成像。

可見光激發Ca2+熒光探針與紫外光激發探針相比，可見光激發Ca2+探針具有更強的染料吸收性能，對Ca2+變化水平檢測敏感度也更高，能夠降低對活細胞的光毒性和樣品自發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Ca2+熒光探針有Fluo-3，Fluo-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Ca2+熒光指示劑之一，是典型的的單波長指示劑，比較大激發波長為506nm，比較大發射波長為526nm。它與Ca2+結合之前幾乎無熒光，結合后熒光會增加60至100倍，從而避免了細胞自身的熒光干擾。實際檢測時推薦使用的激發波長為488nm左右，發射波長為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。

轉基因Ca2+指示劑：轉基因技術和光遺傳技術的飛速發展，催生了基因編碼的Ca2+指示劑（GECIs）。它們不依賴于熒光染料，可以靶向特定的組織，如神經細胞、心肌細胞、T細胞等，并且可以避免熒光指示劑帶來的的許多問題，是監測轉基因動物體內鈣離子的一個極好的工具。個基因編碼的鈣離子指示劑Cameleon早在1997年就發表了。它是利用與鈣離子結合后發生結構變化，作為供體的CFP和作為受體的YFP之間產生FRET的原理。2000年，GCaMP誕生了。它是增強型綠色熒光蛋白（EGFP）和鈣調蛋白（結合鈣離子）、鈣調蛋白結合肽M13組成的，結合鈣離子后，鈣調素-M13相互作用引起GFP空間結構變化，發出綠色熒光（圖5）。GCaMP的問世有著**性的意義，它改變了我們觀察神經元群體活動的方式，讓科學家們可以在成千上萬的細胞中，看到哪些神經元在放電，它們放電的模式和規律是怎樣的，從而進一步探索各種內在的神經機制。鈣離子成像可以追蹤神經元動作電位。

Anderson研究團隊發現實驗室雄性小鼠對雌性和雄性的攀爬行為可以通過是否存在超聲發聲（USV）來區分。這些和更多的行為數據表明，大多數雄性主導的攀爬是攻擊性的，盡管在極少數情況下可能是性行為。研究人員調查了USV+和USV-攀爬是否使用相同或不同的下丘腦神經基質。通過使用Inscopix自由行為顯微鈣成像方法觀察內側視前區（MPOA）或腹內側下丘腦腹側細分（VMHvl）中雌jisu受體1(ESR1)陽性神經元，發現在小鼠活動中可以解碼出在USV+和USV-攀爬過程中神經元活動的獨特模式。交叉光遺傳刺激表達ESR1和囊狀GABA轉運蛋白（VGAT）的MPOA神經元，可促進USV+攀爬，并將雄性的定向攻擊轉換為USV攀爬。鈣成像系統具有單細胞分辨率的大視野的特征。重慶熒光顯微鈣成像生產廠家

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大家都知道，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。北京inscopix鈣成像采購信息