钙成像技术是什么？有哪些研究工具？

钙成像技术是利用特殊的荧光染料或钙离子指示剂，将神经元中钙离子浓度的变化通过荧光强度表现出来（即将看不见的钙离子信号变成看得见可检测的荧光信号），通过对钙离子变化的快速成像，反应神经元的活性变化。

目前使用比较多的钙离子指示剂主要包括化学荧光指示剂和荧光蛋白指示剂两大类。

① 化学荧光指示剂主要是一些能与钙离子特异性结合的小分子，包括Fluo-3、fluo-4、Fura-2、Calcium Green-1等，这些小分子都是被称作BAPTA的钙离子螯合剂，是乙二醇双四乙酸（EGTA）的一种同系物，对Ca2+具有较高的选择性。

② 荧光蛋白指示剂又称为遗传编码钙指示剂（genetically encoded calcium indicators，GECIs），目前常用的荧光蛋白指示剂有Cameleons、TN-XXL、GCaMP、Pericams和Camgaroo等，其中GCaMP系列蛋白中的GCaMP6系列蛋白是最主要的钙离子指示剂，且越来越多地被用于体内钙成像研究。GCaMPs是单个绿色荧光蛋白(GFP)、钙调蛋白(CaM)和平滑肌细胞肌球蛋白轻链激酶片段M13融合的产物。当神经元细胞内钙增加时，钙离子会和钙调蛋白CaM结合并使其发生变构环绕在M13肽周围，Ca2+-CaM-M13相互作用，引起GFP生色基团环境改变，从而使GCaMPs的荧光强度明显增加，荧光强度的变化可以间接反映神经环路的变化过程。GcaMP6主要分为3种常见的亚型，分别是GCaMP6s, 6m, 6f (对应slow, medium和fast三种动力学特征，动力学越快越适合检测快速变化的钙信号)，GCaMP6s荧光变量最大，跟适合应用于光纤等群体神经元活动的荧光检测信号；GCaMP6f最灵敏更适于单个神经元分辨率的钙活动成像。