鈣成像

鈣成像是一種透過讓神經元發光來觀察其放電的方法。研究者無法用顯微鏡直接看到電訊號，於是他們用上了一個巧妙的替身：每當一個神經元放電時，都會有一股鈣離子短暫地湧入細胞。訣竅就在於給細胞裝入一種特殊的染料或蛋白質——叫做鈣指示劑——它在周圍有鈣時會發出更亮的光。於是，一道閃光就變成了「這個神經元剛剛放電」的可見標誌。

如今最常用的指示劑是像 GCaMP 家族這樣經過改造的蛋白質。由於它們是由基因構建的，科學家可以只在自己關注的那些細胞類型中、甚至在活體動物中把它們開啟，然後在顯微鏡下同時觀看成百上千個神經元一明一暗。這就把看不見的活動變成了一部閃閃發亮的影片，展現出一整群細胞協同工作的情景。

有一個值得了解的取捨。這種鈣的發光，是放電的一種緩慢而間接的回聲——它在不到一秒的時間裡升起又消退，遠比那道電光石火般的電脈衝本身遲緩得多。因此，鈣成像非常適合看出哪些細胞在活動、活動在哪裡，但它會模糊單個放電的精確時間點。