对于大脑的研究重要的就是实时地对神经元的集群活动状态进行观察，而且需要能够利用特定的神经环路结构对其进行追踪和操控，对该活动对大脑功能的影响进行研究，为未来能够以全脑为单位对神经环路的功能和和结构进行分析奠定基础。而钙成像技术是指通过使用钙离子指示剂来对组织内钙浓度进行实时监测的方法，在神经系统的研究领域中是非常常见的一种研究方法，能够准确体现出钙离子在神经元内的变化状况，为有关神经元活动状况的脑神经研究提供有效依据。

对于生物体来说，细胞信号产生的基础就是钙离子，钙离子在脑研究中的应用非常广泛。钙离子在哺乳动物的神经系统中是重要的神经元胞内信号分子，在神经原处于静息状态时，钙离子的浓度大概在50-100nM之间。神经元较为活跃时，钙离子的浓度会上升10-100倍。钙离子也是突触囊泡释放时重要的参与成分，如果发现钙离子出现了一个短暂的浓度高峰，也就意味着神经元正在放电，是神经元中的钙离子浓度对突触传递和神经元活动的一种表征现象。

因此，借助钙离子浓度对神经元活动的表现发展出了钙成像技术，研究人员会在钙离子中加入指示剂，便于用荧光的强度来表现钙离子的浓度，并将钙离子的变化情况用显微镜记录下来，进而有效监测神经元的活动。目前在监测基因编码中常用的钙离子指示剂是绿色荧光蛋白以及它的变异体所产生的荧光蛋白质和钙调蛋白以及肌球蛋白轻链激酶M13域的结合。如果钙离子的浓度开始上升，M13就会与CaM融合，这会使cpEGFP的构象发生改变，让钙离子指示剂变成绿色的荧光。