神經元說話時發光的感測器
最成熟的分子讀取通道是基因編碼感測器。鈣離子指示劑（GCaMP）在尖峰後細胞內鈣上升時變亮；電壓指示劑則以快得多的速度追蹤膜電位；神經傳導物質感測器（針對多巴胺、麩胺酸、乙醯膽鹼等）報告電極完全無法看見的化學訊號。三者皆以光學讀出，因此承襲第一篇的深度限制，並自然地與光纖光度法或 GRIN 透鏡顯微鏡搭配。
感測器對一事件的相對螢光變化，具上升時間 τ_on 與衰減時間 τ_off。鈣指示劑以緩慢的 τ（數十至數百毫秒）整合尖峰；電壓指示劑快得多卻更暗——這是亮度與頻寬的權衡。
一種較新、全電子的變體是以適體為基礎的電子神經化學感測器：一段核酸適體在結合其標的時改變構形，將特定分子轉導為場效電晶體上的電流。它承諾無標記、可植入、即時的化學感測——是一種真正萌芽中的模態，尚非標準工具。
記錄進 DNA
接著是整篇最激進的構想。若活動根本不向外串流，而是被寫入基因體、日後再以定序讀回，會如何？DNA 分子記錄帶提出一種工程化聚合酶，其錯誤率隨局部鈣濃度上升，使得所合成股上突變的樣式編碼了一個細胞的活動史——每個神經元中的一台分子飛航記錄器。
在較簡單的系統中，其親戚已能運作。CRISPR 分子記錄器將有序的記錄寫入一個基因體陣列；活性依賴的轉錄記錄器（把光或藥物閘控的鈣訊號整合進基因表現）標記在特定時窗內活躍的神經元。這些是已示範的概念驗證——多在細胞、無脊椎動物與小鼠中，用於粗略或離線的記錄——尚非全腦讀出。
分子記錄器所能容納的資訊隨可寫入位置數 L 與每位置所存位元數 b 而增長。可想像出龐大的靜態容量——但每一個位元都僅能透過日後、具破壞性的定序來取回。
「記錄」的兩種意義
這揭示了一道深刻的分歧。電極或感測器給你即時串流：當下的活動，可用於閉迴路控制。分子記錄器給你大規模平行的檔案：原則上一次涵蓋每個細胞，卻只能事後讀取，通常須固定並定序組織。若結合時空分子讀出（空間轉錄體學、原位定序），原則上能以細胞解析度描繪整個結構的活動——正是全腦活動描繪背後的夢想。