المساهمة من خلية إلى نشاط الشبكة يتحدد إلى حد كبير بالطابع الدينامي للمدخلات متشابك التي يتلقاها. تقليديا، يعتمد الأسلوب السائد لوصف النشاط متشابك في الخلايا العصبية على تسجيلات المشبك التصحيح كل خلية جسدية من تيارات بوستسينابتيك أثارت قبل التحفيز الكهربائي لمحاور عصبية مرور. ومع ذلك، يقال صدق النشاط الوحيد لنهايات بروكسيمالي يقع في هذه الحالة¹. وبالإضافة إلى ذلك، قد استخدمت لتقييم الآليات الخاصة بالمشبك، تسجيلات من أزواج من الخلايا العصبية ومن dendrites في موقع معين لاستهداف نقاط الاشتباك العصبي للفائدة وآليات التكامل الجذعية، على التوالي. وقد تحقق إنجازا كبيرا في مجال الفسيولوجيا متشابك عن طريق أج تقنيات الضوئية والكهربية. اثنين-فوتون الإثارة الليزر الفحص المجهري (2PLSM) في تركيبة مع Ca^{2 +} تصوير وأدوات أوبتوجينيتيك يمكن أن تكشف عن تفاصيل هائلة لمنظمة دينامية النشاط متشابك في الاتصالات العصبية محددة في الدماغ شرائح في المختبر و في فيفو.

العديد من المزايا الرئيسية التي 2PLSM تبرز من الفحص المجهري الإثارة التقليدية، واحد-فوتون²: (1) نظراً لطابع غير خطية للإثارة اثنين-فوتون، يتم إنشاؤها الأسفار فقط في حجم الاتصال، وتمثل جميع الفوتونات المنبعثة إشارات مفيدة (لا حاجة للثقب)؛ (2) أطول الأطوال الموجية، المستخدمة في 2PLSM، اختراق الأنسجة ونثر أكثر كفاءة؛ وبالإضافة إلى ذلك، الفوتونات متناثرة مخفف جداً لإنتاج اثنين-فوتون الإثارة والأسفار الخلفية؛ (3) د ولالضيائيه محدودة أيضا إلى المستوى البؤري. ولذلك، يظل 2PLSM على الرغم من ارتفاع تكاليف نظم 2-فوتون بالمقارنة مع التقليدية [كنفوكل] المجاهر، أسلوب الاختيار للتحقيق ذات الدقة العالية لهيكل الخلايا العصبية ووظيفتها في الأنسجة الحية سميكة.

وكان أول تطبيق ل 2PLSM في الأنسجة ونثر صورة هيكل ووظيفة العمود الفقري الجذعية³. وكشفت 2PLSM في تركيبة مع Ca^{2 +} تصوير تلك الوظيفة الأشواك كالمقصورات البيوكيميائية معزولة. إذ يوجد في العديد من أنواع الخلايا العصبية وجود تناظر رأس برأس بين العمود الفقري ونهايات فردية⁴، اثنين-فوتون Ca^{2 +} التصوير قريبا أصبح أداة مفيدة الإبلاغ عن نشاط نهايات الفردية في أنسجة سليمة^{5، 6،،}من⁷⁸. وعلاوة على ذلك، على أساس 2PLSM Ca^{2 +} التصوير استخدمت بنجاح لرصد نشاط قنوات الكالسيوم واحد والتفاعلات غير الخطية بين كوندوكتانسيس الذاتية ومتشابك، فضلا عن تقييم الدولة والنشاط-تعتمد على تنظيم Ca^{2 +} إشارات في dendrites العصبية^5،،من^67،،من^89،10،11.

الكالسيوم رسول ثانية داخل الخلايا في كل مكان، وفي تنظيم الزمانية المكانية سوبسيلولار يحدد اتجاه ردود الفعل الفسيولوجية، من التغيرات في قوام متشابك لتنظيم أيون القنوات، النمو تغصن والعمود الفقري، كما كذلك موت الخلية والبقاء على قيد الحياة. Ca^{2 +} المرتفعات الجذعية تحدث عن طريق تفعيل مسارات متعددة. فتح قنوات الكالسيوم الجهد عن طريق بوابة¹² إمكانات العمل (الجزائرية)، باكبروباجاتينج إلى dendrites، وإنتاج العالمية نسبيا Ca^{2 +} العابرين (القطط) في dendrites والاشواك¹³. ويرتبط انتقال متشابك مع التنشيط من كاليفورنيا بوستسينابتيك^{2 +}-مستقبلات نفاذية (نمدا، Ca^{2 +}-نفاذية امبا وكينيت)، أحداث متشابك القطط^6،،من¹⁴¹⁵. وأخيراً، يمكن أن تتولد سوبرالينير Ca^{2 +} الأحداث في dendrites تحت بعض الظروف^11،12،،من¹³¹⁶.

اثنين-فوتون Ca^{2 +} تصوير في تركيبة مع التصحيح-المشبك التسجيلات الكهربية توظف Ca الاصطناعية^{2 +}-مؤشرات الفلورسنت الحساسة، التي تقدم عادة من خلال مسرى التصحيح أثناء تسجيلات كامل الخلية . ويستند أسلوب قياسي للتحديد الكمي لديناميات Ca^{2 + 17،}الأسلوب المزدوج المؤشر¹⁸. يستخدم fluorophores اثنين مع المنفصلين عن ذويهم أيضا انبعاثات الأطياف (مثلاً، وهو مزيج من كاليفورنيا الأحمر^{2 +}-صبغة غير حساسة مع الأخضر Ca^{2 +} المؤشرات، مثل ولاية أوريغون الأخضر باتا-1 أو 4 قطع) ومزايا عديدة مقارنة الأسلوب مؤشر واحد. أولاً، Ca^{2 +}-يستخدم صبغة غير حساسة لتحديد هياكل صغيرة للفائدة (فروع الجذعية والاشواك) حيث سيتم تنفيذ Ca^{2 +} تصوير. ثانيا، يتم حساب النسبة بين التغير في الأسفار الأخضر والأحمر (ΔG/R) كتدبير من [Ca^{2 +}]، التي إلى حد كبير حساس للتغيرات في الأسفار الأساس نتيجة لتقلبات في [Ca^{2 +}[₀^{17 , 18}-وعلاوة على ذلك، يمكن معايرة fluorescence التغييرات من حيث المطلق Ca^{2 +} تركيزات¹⁹.

قلق عام عند تشغيل اثنين-فوتون Ca^{2 +} تصوير التجارب في شرائح الحاد هو صحة الخلية والاستقرار لاقتناء الصورة بسبب الليزر عالية الطاقة المستخدمة عادة. بالإضافة إلى ذلك، في Ca^{2 +} تجارب التصوير، هناك قلق حول اضطراب والمبالغة في تقدير كبير من Ca^{2 +} ديناميات سوبسيلولار يرجع ذلك إلى حقيقة أن Ca^{2 +} المؤشرات بمثابة الكثيري خارجية Ca^{2 +} المخازن المؤقتة. وبالتالي، يعتمد اختيار Ca^{2 +} المؤشر وتركيزه على نوع الخلايا العصبية، السعة المتوقعة للقطط، وفيما يتعلق بمسألة تجريبية.

علينا تكييف طريقة اثنين-فوتون Ca^{2 +} تصوير للتحقيق من Ca^{2 +} التقلبات في dendrites جابايرجيك إينتيرنيورونس^9،،من^1011،،من^{2021 , 22}-في حين أن الجزء الأكبر من أوائل Ca^{2 +} التصوير دراسات أجريت في الخلايا العصبية الرئيسية، إينتيرنيورونس المثبطة عرض مجموعة كبيرة ومتنوعة من Ca^{2 +} الآليات الوظيفية التي تختلف عن تلك الموجودة في الخلايا الهرمية^{20 , 23 , 24}-هذه الآليات إينتيرنيورون على حدة (مثلاً، Ca^{2 +} نفاذية امبا مستقبلات) قد تؤدي أدواراً محددة في تنظيم نشاط الخلية. بينما الجذعية Ca^{2 +} إشارات في إينتيرنيورونس هدفا مغريا لإجراء مزيد من التحقيقات، اثنين-فوتون Ca^{2 +} التصوير في dendrites من هذه الخلايا يطرح تحديات إضافية، من أرق قطره dendrites وعدم وجود الأشواك إلى مرتفعة بوجه خاص Ca^{2 +} ربط قدرات ذاتية. كمصالح لدينا أبحاث تركز على دراسة إينتيرنيورونس هيبوكامبال، البروتوكول التالية، في حين تنطبق على مختلف قطاعات السكان العصبية، تم تكييفها للتعامل مع تلك التحديات.

تم تنفيذ هذا البروتوكول مع مجهر اثنين-فوتون [كنفوكل] تجارية، مزودة بكاشفات الخارجية، غير ديسكانيد اثنين (المواظبة) والكهربائية-البصرية المغير (الانتخابات)، ودوت المسح تباين التدرج (SGC)، ومثبتة على طاولة بصرية. المجهر اقترن بليزر مولتيفوتون Ti:Sapphire وضع تأمين 800 نانومتر (> 3 ث، خ نبضات 140، معدل الرسوب 80 هرتز). تم تجهيز نظام التصوير مع تلاعب الكهربية قياسية، بما في ذلك دائرة التروية مع التحكم في درجة الحرارة، منصة ترجمة مع ميكرومانيبولاتورس اثنين، مكبر للصوت ميكروليكترودي الكمبيوتر التي تسيطر عليها، وجهاز الالتقاط رقمي، وحفز وحدة، واقتناء البيانات والبرمجيات.