钙离子在人类生理活动中有着身份重要的应用,比如我们缺钙会导致肌肉抽筋就是因为钙离子在肌肉细胞收缩中发挥重要作用。除此之外，钙离子还是人类神经系统活动的重要风向标，我们可以根据钙离子的浓度检测诸多的神经元活动，今天我们一块了解一下钙成像技术‍的相关知识。

1.钙离子在神经系统的活动

当神经元膜电位发生去极化产生的动作电位传导到神经元轴突末梢时，细胞膜上的电压门控钙离子通道打开大量钙离子内流，包含神经递质的囊泡由突触前膜释放至后膜下游神经元就得以接受到上游的信号。因此钙离子成像可以追踪神经元动作电位从而帮助我们了解神经元集群的活动。

2.成像指示剂

想要对钙离子的动态变化进行有效的检测钙离子指示剂的选择显得尤为重要。钙离子荧光指示剂在未结合钙离子前几乎无荧光，与钙离子结合后荧光强度显著增强。利用这一原理可以通过指示剂的信号强弱来观察细胞内钙离子浓度水平的变化。

3. 钙离子成像系统

传统的宽场荧光显微镜由于光散射的影响只能够对大脑浅层的神经元或在离体组织进行成像，共聚焦显微镜由于光损伤较大一般也只用于离体钙成像。随着荧光显微镜技术的迅速发展在体钙成像技术得到了蓬勃发展。双光子荧光显微镜能够在进行活体成像的时候实现高分辨率和高信噪比。

无论是用何种钙离子指示剂无论使用哪种钙成像技术，合适的检测设备都是十分关键的，我们可以根据自己具体的方案和需求来选择适合设备，一般来说，对于较为关键的成像系统有两点基本的需求是必须满足的，一是采集速度也就是所需的相机帧速，要求相机速度在 10fps 以上，有些场景可能需要上千 Hz 的帧速。另一个检测发射光波的灵敏度。