古典的な電気生理学的手法の欠点は、細胞1つ1つを見分けながらそれぞれの活動を同時記録することが困難な点である。膜電位の光学計測法 (膜電位イメージング) は、膜電位に応じて蛍光や吸光度が変化する分子を用いた、膜電位の間接的計測方法である。1970年代からYale大学のLarry Cohenらによって発明された。Cohenらに続いて様々な種類の色素が開発され、同時に顕微鏡の性能が格段に上昇した。結果、膜電位の光学測定法 (膜電位イメージング) は神経細胞集団の活動を同時記録する有力な手法の1つになっている。
緩衝液と電極を入れた微小なピペットの先端を細胞膜に押し付けると、ピペット内外の液が絶縁され、押し付けられた内側部分（パッチ）の電気活動が記録できる。この方法をパッチクランプ法という。この方法はエルヴィン・ネーアーとベルト・ザクマン（1991年ノーベル賞受賞）により開発された。実験法には大きく分けて3種類ある。まずピペット内側の緩衝液を軽く吸引して細胞を吸い付ける。これによりピペット先端で囲まれたパッチにあるイオンチャネルの性質が調べられる。次の方法として、さらに強く吸引するとパッチが破られ、緩衝液は細胞内と連続になり、従来の固体電極と同様に細胞内記録ができる。ただし欠点として、細胞質が緩衝液と混じり薄まるという点がある。これを改良するために考案されたのが穿孔パッチ法で、イオンだけを通す物質（イオノフォア）をパッチ部分の膜に取り込ませ、イオンだけは自由に通るようにする方法である。これにより、タンパク質などは外に出ないが電気的には連続になる。もう一つの方法として、パッチを細胞から切り離し回収して調べることもできる。これは膜にあるイオンチャネルの性質を調べる優れた方法である。これにはピペット先端を細胞に押し付けた段階でパッチを切り取る方法（細胞内側がピペットの外側に来る）と、一旦パッチを破ってからその周囲の膜を引き出す方法（細胞内側がピペットの内側に来る）がある。以上のほか、細胞内のイオン組成をなるべく変えずに記録するために、パッチクランプと同じようなピペットだが、孔径をさらに小さくしてイオンの出入りがほとんどないようにしたものを用いる方法がある。
細胞内に細い針状電極を挿入することで、膜の内外での電位差あるいは電流を測定できる。一般に静止膜電位は-60から-80mV、活動電位は+40mVほどになる。この例としては、アラン・ロイド・ホジキンとアンドリュー・フィールディング・ハクスリーによるニューロンの活動電位の研究があり、1963年にノーベル賞を受賞した。これはイカの巨大軸索にボルテージクランプ法を適用したものである。
生きた動物の脳に電極を刺すと、隣接するニューロンの電気活動を細胞外から記録できる。電極が先端直径1マイクロメートルほどの微小なものならば、1個のニューロンだけの活動が検出できる。これで記録される活動電位は細胞内記録によるものよりはるかに弱い（約1mV）。この例としては、デイヴィッド・ヒューベルとトルステン・ウィーセル（1981年ノーベル賞受賞）による、猫の単一ニューロンが視覚刺激に反応することを示した研究がある。 電極を大きくすると、数個あるいはさらに多数のニューロンの全体としての活動が記録される。
実験法としては、電極を組織表面、組織内（細胞外）、細胞表面、あるいは細胞内などに固定して電圧または電流の制御および測定を行う。 電極の種類には古典的な固体電極のほか、プリント基板、またガラスピペットなどの管に緩衝液を満たしたものがあり、目的に応じた形とサイズの電極が利用される。測定方法には、電圧を固定し電流を記録するボルテージクランプ（電位固定）法と、一定の電流を流して電圧を記録するカレントクランプ（電流固定）法がある。前者は一定の膜電位でのイオンチャネルの活動を調べるのに適している。後者は神経伝達物質の作用によりイオン流が生じた際の細胞の反応を調べるのに適している。ボルテージクランプ法は電気信号を増幅器で増幅して測定するが、カレントクランプ法は増幅器を用いず直接測定することが多い。マイクロメートル単位の小さい電極を使えば、単一細胞の電気活動を記録できる。現在では細胞の活動に影響を与えにくい微小なガラスピペットを用いることが多い。これは先端の直径が1マイクロメートル以下、電気抵抗が数メグオームのものである。これにより分子レベルの測定もできる。
1906年に制定された国家基本法は第1条でロシア帝国を「単一不可分の帝国」であると明記している。加えて第26条では「ロシア皇帝位はポーランド王国ならびにフィンランド大公国と不可分である」とも述べている。18世紀はじめの大北方戦争（1700年 - 1721年）の勝利によってカレリアの大部分、エストニア、リヴォニア、イングリアなどを獲得したロシア帝国は以降も領土の拡大を続けている。18世紀後半のエカチェリーナ2世の時代にロシア帝国は大きく領土を広げ、三次に渡るポーランド分割によって現在のリトアニア、ベラルーシ、ウクライナ西部に相当する地域を併合し、南部ではクリミア半島を版図に納めている。またウクライナのヘーチマン国家を消滅させて直接支配に置いた。19世紀はじめのナポレオン戦争（1803年 - 1815年）中にロシアはフィンランドをスウェーデンから分離させて属国（フィンランド大公国）となし、オスマン帝国からベッサラビアを割譲させ、さらにペルシアとの抗争に勝利してザカフカース（南コーカサス）に進出している。ナポレオン没落後のウィーン体制下ではポーランド王国を属国に加えた。19世紀後半にポーランドの自治は失われて直接支配になり、東方では中央アジアを侵略して領土に加えている。これら領土の拡大により、ロシア帝国は多数の民族を支配するようになり、「諸民族の牢獄」と呼ばれた。これを非難するレーニンのボリシェヴィキは民族自決権の承認を党綱領に加えている。1917年の二月革命によって帝政が瓦解すると民族・地域単位での多数の国家が現れて独立や自治を要求したが、1922年のソビエト連邦成立以降に独立を保っていたのはフィンランド、バルト三国そしてポーランドのみであった。