2014年Science雜志公布的十大科學(xué)突破中，有一項是關(guān)于“神經(jīng)形態(tài)”芯片的，這是一種能被設(shè)計成能夠處理傳感器數(shù)據(jù)（圖像、聲音等）以及根據(jù)未編程的數(shù)據(jù)變化做出反應(yīng)的芯片。其重點在于基于神經(jīng)形態(tài)芯片的智能傳感器和設(shè)備，可用于病情的智能監(jiān)測，從而使得健康監(jiān)測系統(tǒng)可以監(jiān)測追蹤病人的生命體征，及早發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險，為病人提供個性化的治療手段。

而對于神經(jīng)生物學(xué)家來說，肉眼觀察到活體，或者行為動物體內(nèi)的神經(jīng)元活性，也將有助于深入了解自然完整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中神經(jīng)元的功能，這也許將能成為下一個科學(xué)突破。

基因編碼的電壓指示器能告訴我們細胞膜電位的波動，因此相比于鈣指標(biāo)，更能直接反映神經(jīng)元的活性。這種感應(yīng)器與傳統(tǒng)的電生理技術(shù)不同，前者能在同一時間分析多種定義神經(jīng)元的活性。但是盡管這一領(lǐng)域取得了一些最新進展，科學(xué)家們還是無法讓熒光電壓指示器在體內(nèi)正常工作，尤其是在哺乳動物體內(nèi)。

理想狀態(tài)下，這些傳感器將能在獲得高靈敏性的同時，完成快速反應(yīng)動力學(xué)，并且還只需要低激光激發(fā)電源，以減少活體生物組織中的光毒性。具有這些特性的傳感器能無需多次試驗平均信號，記錄體內(nèi)單個動作電位，而且良好的信號噪聲比也將有利于監(jiān)測閾下事件，如興奮或抑制突觸后電位，這些沒有動作電位明顯。

近年來，電壓傳感器在許多體外應(yīng)用中獲得了許多進步，但是利用活體動物電壓感應(yīng)器的報道就很少，主要成果就是2013年美國NIH利用果蠅，第一次通過一種新型基因工程蛋白觀看到活體大腦中神經(jīng)細胞電活性。

一般來說科學(xué)家們都是利用繁瑣的電極或有毒的電壓敏感染料來控制電，但是這項研究中發(fā)現(xiàn)了一種新型蛋白——基因編碼熒光電壓指示蛋白（genetically encoded fluorescent voltage indicators，GEVIs），利用這種蛋白，能令研究人員觀看到活體動物中的神經(jīng)細胞電活性。研究人員將其稱為ArcLight，這種蛋白能隨著神經(jīng)細胞的電壓變化而發(fā)出熒光，因此研究人員就能實時觀測到細胞中的電活性。

此外還有一種稱為Archer1 的蛋白，不過雖然近期研發(fā)出的感應(yīng)器MacQ-mCitrine能改善ArcLight的特點，但是要想在活體小鼠中感受單個動作電位依然很困難。

科學(xué)家們希望在不久的將來能看到進一步的改進，幫助構(gòu)建合適體內(nèi)成像的電壓傳感器，這可能需要對現(xiàn)有傳感器進行調(diào)整，或設(shè)計完全新的裝備?；诔上竦碾妷簜鞲醒芯繉⒛芙獯鹪S多令人頭疼，但又十分關(guān)鍵的神經(jīng)學(xué)問題。