一、引言

细胞膜电位是神经元、心肌细胞等电活性细胞功能的核心指标之一。生物电测量技术通过对细胞膜电位的动态监测，揭示细胞兴奋性、离子通道活动与神经信号传递机制，是神经科学、药理学和疾病研究的重要工具。

二、生物电测量的基本原理与发展历程

1. 微电极记录技术

如玻璃微电极、膜片钳技术，实现单细胞电位测量。

2. 光学膜电位探针

如电压敏感染料（VSDs）与荧光蛋白电压探针（FRET-based）。

3. 多电极阵列（MEA）

用于多通道、长时间记录神经网络电活动。

三、核心技术与系统组成

1. 高精度膜片钳系统

具备电流钳、电压钳、全细胞记录等多种模式。

2. 荧光成像与信号采集系统

高速相机、共聚焦显微镜、荧光寿命成像（FLIM）等。

3. 数据分析与建模平台

包括信号滤波、动作电位识别、离子通道动力学建模等。

四、典型应用场景

1. 神经退行性疾病机制研究

如阿尔茨海默症、帕金森病中神经元电活动异常。

2. 药物作用机制评估

通过膜电位变化评估药物对离子通道的影响。

3. 心律失常机制研究

用于心肌细胞电生理特性分析与心脏疾病建模。

五、挑战与未来发展趋势

当前面临的问题包括：

侵入式测量影响细胞活性；

光学探针光毒性与信噪比问题；

长时间记录稳定性差。

未来发展方向包括：

非侵入式光学电压探针开发；

AI辅助膜电位信号识别与分类系统；

可穿戴式生物电测量设备探索；

标准化数据格式与共享平台建设；

结合类器官与脑类器官实现更真实测量环境。