神经环路动态功能的解析是当前脑科学领域的重点和难点，微型化显微成像技术为其研究提供了重要手段。相较于双光子荧光成像和光纤光度法，微型化显微系统能够在模式动物自由活动状态下进行长时程、单细胞分辨率、实时成像。近十几年来，科学家们围绕可穿戴、高稳定性要求，先后研制了单光子、多光子成像系统，并从荧光探针、光电子元件、数据传输等方面进行不断优化，提升系统性能，扩展应用范围。将从成像原理、基本结构、系统优化、应用方案及未来发展方向等方面对微型化显微成像系统进行分析和讨论，综述各方向研究进展，旨在为该领域技术提升和神经科学应用提供参考。

以蛋白核小球藻为研究对象，通过毒性胁迫、光照胁迫和温度改变蛋白核小球藻的光合活性，研究蛋白核小球藻叶绿素荧光产量与光合活性参数F_v/F_m的变化关系。结果表明：3种不同生长环境下，蛋白核小球藻的叶绿素荧光产量随着F_v/F_m改变而发生较为明显变化，最大变化范围为235~668 （μg·L^-1）^-1；F_v/F_m与叶绿素荧光产量之间具有明显负线性相关性，线性优度R²超过0.91。该研究结果为发展更为准确的藻类叶绿素a质量浓度活体荧光检测方法提供了重要依据。

针对活体荧光光谱不稳定引起的蓝藻门活体藻类定量误差问题，以实验室培养的4种类6个生长期的48个蓝藻样品为研究对象，通过测量样品叶绿素a和藻蓝蛋白的含量，结合藻类活体三维荧光光谱，研究了不同藻种种类、生长期和生长环境下蓝藻细胞色素组成和色素荧光效率的差异；定量分析不同条件对藻类活体荧光光谱不稳定性的影响，获得了不同条件下的光谱不稳定性权重谱；在此基础上，构建基于加权平均方法的蓝藻门活体藻类加权荧光光谱；比较了加权荧光光谱与不同条件下归一化荧光光谱对样品集的测量结果。结果表明：加权荧光光谱能有效降低荧光测量法对藻种种类、生长期、生长环境的依赖性，提高蓝藻门叶绿素浓度的测量准确性；测量结果的相对误差为0.1%~30.4%，平均相对误差为12.8%，相对误差最大可降低104.1%。

蓝藻生物量检测技术发展是应对目前频繁发生的水华事件的重要环节。 藻蓝蛋白作为蓝藻的特异性蛋白, 在一定程度上比叶绿素更能准确反应自然水体中的蓝藻生物量, 因而成为蓝藻生物量检测技术的重要指标。 本文利用三维荧光光谱技术, 以不同光照、 不同生长期的铜绿微囊藻、 鱼腥藻活体为研究对象, 比较了单点法和包络法两种光谱解析方法的可靠性, 探究了不同生境条件下的藻蓝蛋白活体荧光光谱特性。 结果表明: (1)荧光光谱强度随生长期延长而增大; (2)采用包络法解析藻蓝蛋白特征荧光光谱的方法比单点法更为可靠; (3)在不同生境条件下, 铜绿微囊藻藻蓝蛋白活体荧光激发波长基本保持614 nm、 发射波长基本保持654 nm不变, 鱼腥藻藻蓝蛋白活体荧光激发波长随生长期在610和620 nm之间波动减小, 发射波长随生长期在650和660 nm之间波动增大。 这种波动与藻种样品颗粒度大小和光谱扫描模式有关。 该研究结果为发展蓝藻生物量活体荧光监测技术发展提供了实验基础。

根据浮游植物在不同光照下的荧光诱导特性, 研究了叶绿素荧光作为浮游植物光合作用探针的特点, 提出了原位测量活体叶绿素荧光值Ft和Fm获取浮游植物光合作用活性的方法。 以淡水湖泊浮游植物中的普通小球藻、 铜绿微囊藻和梅尼小环藻为实验对象, 将原位测量方法得到的数据和实验室水样荧光仪的测试结果进行对比分析, 结果表明: 普通小球藻、 梅尼小环藻和铜绿微囊藻的两组测试结果之间的相关系数分别为0.977 8, 0.867 8和0.776 8, 研究为进一步实现水体浮游植物光合作用活性的快速连续原位测量提供了方法。

采用5种不同中心激发波长的超高亮LED作为激发光源构建了一套水体浮游植物活体荧光检测系统。利用该系统测量24种不同来源水样和同一水样10种不同比例稀释样品的浮游植物活体荧光强度，研究了荧光强度与叶绿素a浓度的线性关系。结果表明：蓝光LED(最大发射波长442．7 nm)是用以测量浮游植物活体荧光的最适合光源，相应的检测限达到了0．0278 μg／l(叶绿素a)；浮游植物种类、环境造成的荧光量子效率以及水体DOM背景荧光均对活体荧光的测量结果产生影响，尤以浮游植物种类和荧光量子效率的影响更为显著。因此，蓝光超高亮LED将为浮游植物活体荧光测量提供廉价的替代光源，为利用该光源研发浮游植物浓度原位荧光检测仪提供了潜在的可能。为克服浮游植物种类、荧光量子效率以及DOM背景荧光对浮游植物活体荧光测量结果的影响，需要进一步研究上述因素的具体影响行为，发展相应方法进行校正。