膜電位イメージング
2017年現在、膜電位イメージングにおいて大きな光学系の問題点は撮影速度である。活動電位は継続時間が1ミリ秒 (1/1000秒)しかない。ゆえに膜電位イメージングには最低でも1000Hzの撮影速度 (フレームレート) が求められる。
また2光子イメージングは状況が大きく異なる。一般的な2光子イメージングでは高い空間分解能と引き換えに、励起光を微小な焦点空間にしか照射できない。ゆえに複数ニューロンに光を当てて計測するには焦点の移動 (スキャン) が必要になる。膜電位イメージングに最低1000 Hzのフレームレートが求められるということは、2光子イメージングには最低 1000 * (細胞数) ポイント/秒のスキャンが求められる。ガルバノミラーの切り替え速度は高々1000 Hzであり、ラインスキャンなどによる限られた視野でしか複数ニューロンの膜電位を計測できない。これを解決する方式としてレゾナントスキャナやMEMSスキャナ、AODスキャナが提案・実装されている。しかし2017年現在、複数ニューロンからの2光子膜電位イメージングは概念検証の域を出ていない。
また膜電位イメージングではノイズと信号の分離がしばしば問題になる。1回の試行(single trial)で活動電位を捉えようとすると露光時間は1ミリ秒を下回る。ゆえに信号由来のシグナルは非常に小さい。2光子イメージングに用いられる光電子増倍管は最適条件でノイズを数photon/sまで抑制出来るがhttp://h-quantum.com/pm/、ノイズを抑制してもシグナルの弱さに由来する統計的なブレは解消出来ない。