GCaMP 系鈣感測器（GCaMP calcium indicators）
是什麼
一類用基因工程讓神經元自己製造、遇到鈣離子就變亮的綠色螢光蛋白。神經元被激發時細胞內的鈣會升高，所以螢光變亮可當作「這顆細胞在活動」的間接指標。讀數通常寫成 ΔF/F（或 ΔF/F0）：螢光比刺激前的基線亮了多少比例。它看不到單一次放電，也不直接告訴你突觸送出了多少訊號。
版本與規模
本庫用到的版本如下表。各版本的靈敏度與反應速度，Tomchik、Hige、Handler 三篇原文都沒有介紹或比較（已搜 fast、slow、kinetic、sensitiv），本頁不依記憶補：？待查。
| 版本 | 來源 | 特別之處 |
|---|---|---|
| G-CaMP 1.6 | Tomchik 2009（引 Reiff et al. 2005） | 三篇中最早的版本 |
| GCaMP6f | Hige 2015、Felsenberg 2017、Felsenberg 2018 | — |
| GCaMP6s | Handler 2019、Cohn 2015 | — |
| GCaMP6m | Felsenberg 2017（PAM 成像）、Felsenberg 2018 | — |
| sytGCaMP | Cohn 2015 自製：GCaMP6s 接在突觸小泡蛋白 synaptotagmin 1 上 | 只待在突觸前末梢，量的是末梢的鈣，不是整個細胞質的鈣（見 c-presynaptic-calcium） |
| ER-GCaMP6-210 | Handler 2019 自製的轉基因果蠅（感測器設計引 de Juan-Sanz et al. 2017） | 低親和力版本（對鈣結合較弱，依來源頁說法適合內質網內的高鈣濃度），前端接一段把蛋白送進內質網的訊號序列、尾端接留在內質網的序列，所以量的是內質網（細胞內儲存鈣的小倉庫）裡面的鈣。變暗＝內質網放出鈣，方向與一般 GCaMP 相反 |
庫內誰用了它
| 來源 | 版本 | 表現在哪裡（驅動品系） | 量哪裡、怎麼讀 | 用它算出什麼 |
|---|---|---|---|---|
| s-tomchik-2009-camp-dynamics | G-CaMP 1.6 | e-kenyon-cell（238Y） | 離體腦，共軛焦；α、α′ 葉與萼部；ΔF/F0（%） | 多巴胺、章魚胺本身幾乎不引起 KC 鈣上升；提高 cAMP 後，KC 對乙醯膽鹼的鈣反應變大 |
| s-hige-2015-heterosynaptic-plasticity | GCaMP6f | 全部 KC（R13F02-LexA） | 活體，雙光子 920 nm；KC 細胞體；某顆細胞「有反應」＝峰值超過基線 2.33 個標準差 | 配對前後 KC 對氣味的反應沒有配對專屬的改變；KC 對氣味的稀疏反應與兩種氣味的重疊比例 |
| s-handler-2019-dopamine-receptor-timing | GCaMP6s | e-mbon：γ4（離體 VT026001-Gal4、在體 R53C03-LexA）、γ2、γ5；e-dopaminergic-neuron：基因型表標為「γ4–5 DANs」的 R58E02-LexA（Felsenberg 2017 說同一品系標 13 型 PAM，見 e-r58e02、syn-contradictions 1.5） | 雙光子 920 nm；MBON 樹突在區室內的鈣；KC 刺激後 2 s 內的峰值 | KC→MBON 突觸變強或變弱；DAN 活動在順向、逆向配對時是否相同 |
| 同上 | ER-GCaMP6-210 | KC 軸突（OK107-Gal4），γ4/γ5 區室 | KC 刺激後 1 s 平均，以前 2–4 s 標準化 | 只在多巴胺先到時，內質網才放鈣（DopR2 那條路徑） |
| s-cohn-2015-coordinated-neuromodulation | sytGCaMP；GCaMP6s | sytGCaMP：γ KC 末梢、各格 DAN 末梢（TH＋DDC 啟動子）；GCaMP6s：成對的 γ MBON | 活體與離體，雙光子；γ 葉 12–18 層體積成像；KC 末梢以正規化強度輪廓呈現（相對值） | 同一條 KC 軸突在不同格的末梢鈣不同；DAN 群體的相反樣式；MBON 增強與減弱 |
| s-felsenberg-2017-re-evaluation | GCaMP6f／6m | PPL1 DAN 細胞體（MB504B 等）、PAM 的 γ5 區（R58E02-LexA，6m）；γ2α′1 MBON、V2 MBON | 離體 910 nm；活體以 5 s 氣味的 AUC 除以同一隻對新氣味的 AUC | MBON 活化後 DAN 的反應；訓練後 γ2α′1 MBON 對 CS− 反應變大 |
| s-felsenberg-2018-memory-extinction | GCaMP6f／6m | PAM 末梢（R48B04）；MVP2、M4β′、M6 的樹突與軸突 | 同 Felsenberg 2017 的讀法 | γ5 PAM 被 M4β′／M6 活化；消退前後新舊記憶的鈣痕跡 |
各篇的參數與數值見 numbers。
已知的問題
- ΔF/F 數值不可跨篇比較。 版本不同、表現在不同細胞、用不同顯微鏡、讀取的時間窗與基線定義不同。Tomchik 的「15% ΔF/F0」、Hige 的「超過 2.33 SD」、Handler 的「峰值 1.22 → 0.42」不是同一把尺。
- 成像本身會讓訊號變暗。 Hige 2015 的不給光對照組，KC 反應在配對後也一樣小幅下降，作者歸因於雷射反覆照射造成的漂白（螢光蛋白逐漸變暗）與光損傷。沒有這組對照，下降就會被誤讀為 KC 也學到了東西。
- 鈣上升不等於送出更多訊號。 Tomchik 2009 用 KC 軸突的鈣增強推論「突觸前可塑性」，但沒有量 KC 對 MBON 的傳遞（見 t-dopamine-to-plasticity）；Cohn 2015 的 sytGCaMP 雖然只在末梢發光，量的仍是鈣，不是傳遞物質的釋放量，DAN 末梢的鈣也只是多巴胺釋放的代替指標。
- 正規化後只剩相對值。 Cohn 2015 的 KC 末梢輪廓經正規化，四格的變化相加約為零，一格變亮必然伴隨別格「相對」變暗。
- 同一顆神經元，樹突與軸突的讀數可以不同。 Felsenberg 2018：學習後 M6 的軸突對 CS+ 反應較大、樹突沒有差別。
- 對小變化不敏感。 Tomchik 來源頁提醒，G-CaMP 1.6 測不到細胞電位的小幅變化，所以「多巴胺不會激發 KC（不引起去極化）」只能讀成「不引起可偵測的鈣上升」。
- ER-GCaMP 的方向容易讀反。 變暗代表放鈣。Handler 2019 在順向配對（KC 在前、DAN 在後）時量到一個顯著的小幅變亮，正文沒有提；來源頁的推論是可能代表內質網回收鈣，也可能是感測器假象（見該來源頁 3.5 節）。
相關
- 其他感測器：e-epac-camp-sensor
- 細胞：e-kenyon-cell、e-mbon、e-dopaminergic-neuron
- 製備：c-ex-vivo-explant
- 概念：c-kc-mbon-plasticity、c-camp-signaling、c-presynaptic-calcium
- 主題：t-dopamine-to-plasticity
- 來源：s-tomchik-2009-camp-dynamics、s-hige-2015-heterosynaptic-plasticity、s-handler-2019-dopamine-receptor-timing、s-cohn-2015-coordinated-neuromodulation、s-felsenberg-2017-re-evaluation、s-felsenberg-2018-memory-extinction
被 36 頁連結
離體全腦製備（ex vivo brain explant） KC→MBON 突觸可塑性（KC-MBON synaptic plasticity） 突觸前末梢的鈣（presynaptic calcium） c739-GAL4 驅動品系（c739-GAL4） KC 上的多巴胺受體（dopamine receptors DopR1／DopR2） 多巴胺神經元（dopaminergic neuron, DAN） Epac 系 cAMP 感測器（Epac-based cAMP sensor） Kenyon 細胞（Kenyon cell, KC） MB099C 驅動品系（MB099C split-GAL4） MB504B 驅動品系（MB504B split-GAL4） 蘑菇體輸出神經元（mushroom body output neuron, MBON） MBON-γ1pedc（MVP2） MBON-γ2α′1（γ2α′1 輸出神經元） γ4 輸出神經元（γ4 MBON） MBON-γ5β′2a（M6；γ5 MBON） 四象限光遺傳嗅覺競技場（optogenetic olfactory arena） ATP 門控通道 P2X2（化學活化，chemogenetic activation） PAM-α1 多巴胺神經元（PAM-α1） PPL1-γ1pedc 多巴胺神經元（PPL1-γ1pedc, MB-MP1） PPL1-γ2α′1 多巴胺神經元（PPL1-γ2α′1, MB-MV1） R58E02 驅動品系（R58E02 driver lines） 溫度敏感型阻斷工具（shibire^ts1） split-GAL4 驅動品系（split-GAL4 driver lines） T 迷宮（T-maze） TH-GAL4 與 TH＋DDC 驅動（TH-GAL4 and TH/DDC drivers） 索引 Cohn 2015 · coordinated neuromodulation Felsenberg 2017 · re evaluation Felsenberg 2018 · memory extinction Handler 2019 · dopamine receptor timing Hige 2015 · heterosynaptic plasticity Tomchik 2009 · camp dynamics 更新履歷 從多巴胺到突觸改變：KC 軸突怎麼讀出增強訊號 輸出神經元回頭指揮多巴胺神經元：MBON→DAN 回饋迴路 記憶怎麼被改寫：消退、再鞏固與新舊記憶並存
離體全腦製備（ex vivo brain explant） KC→MBON 突觸可塑性（KC-MBON synaptic plasticity） 突觸前末梢的鈣（presynaptic calcium） c739-GAL4 驅動品系（c739-GAL4） KC 上的多巴胺受體（dopamine receptors DopR1／DopR2） 多巴胺神經元（dopaminergic neuron, DAN） Epac 系 cAMP 感測器（Epac-based cAMP sensor） Kenyon 細胞（Kenyon cell, KC） MB099C 驅動品系（MB099C split-GAL4） MB504B 驅動品系（MB504B split-GAL4） 蘑菇體輸出神經元（mushroom body output neuron, MBON） MBON-γ1pedc（MVP2） MBON-γ2α′1（γ2α′1 輸出神經元） γ4 輸出神經元（γ4 MBON） MBON-γ5β′2a（M6；γ5 MBON） 四象限光遺傳嗅覺競技場（optogenetic olfactory arena） ATP 門控通道 P2X2（化學活化，chemogenetic activation） PAM-α1 多巴胺神經元（PAM-α1） PPL1-γ1pedc 多巴胺神經元（PPL1-γ1pedc, MB-MP1） PPL1-γ2α′1 多巴胺神經元（PPL1-γ2α′1, MB-MV1） R58E02 驅動品系（R58E02 driver lines） 溫度敏感型阻斷工具（shibire^ts1） split-GAL4 驅動品系（split-GAL4 driver lines） T 迷宮（T-maze） TH-GAL4 與 TH＋DDC 驅動（TH-GAL4 and TH/DDC drivers） 索引 Cohn 2015 · coordinated neuromodulation Felsenberg 2017 · re evaluation Felsenberg 2018 · memory extinction Handler 2019 · dopamine receptor timing Hige 2015 · heterosynaptic plasticity Tomchik 2009 · camp dynamics 更新履歷 從多巴胺到突觸改變：KC 軸突怎麼讀出增強訊號 輸出神經元回頭指揮多巴胺神經元：MBON→DAN 回饋迴路 記憶怎麼被改寫：消退、再鞏固與新舊記憶並存