یک پیشرفت منحصر به فرد که زیربنای تصویربرداری مدرن با وضوح بالا و توان عملیاتی بالا از ساختارهای مغزی برچسب‌گذاری شده در گونه‌های جانوری است، ایجاد پالت متنوعی از پروتئین‌های فلورسنت روشن و پایدار با نور است.4 این پروتئین‌ها به صورت ژنتیکی رمزگذاری شده‌اند، که امکان هدف‌گیری برچسب‌های فلورسنت را فراهم می‌کند. سلول های خاص، بخش های درون سلولی، و رویدادهای بیوشیمیایی (مانند رونویسی ژن). به موازات آن، پیشرفت روش‌های بیوشیمیایی جدید تطبیق شاخص بافت، بر اساس پروتکل CLARITY اصلی، امکان جمع‌آوری حجمی نمونه‌هایی به ضخامت کل مغز موش را فراهم کرده است. در سمت تصویربرداری، میکروسکوپ ورقه نوری6 به عنوان روشی انتخابی برای بدست آوردن نمونه های پاک شده مغز با توان عملیاتی بالا ظاهر شده است. حالت "روشن" و "خاموش" برچسب های فلورسنت. 8،9 میکروسکوپ انبساط 10 یک راه حل جایگزین برای غلبه بر حد پراش با گسترش فیزیکی نمونه ارائه می دهد. میکروسکوپ انبساط را می توان برای مشاهده ساختارهای کوچک، مانند وزیکول های سیناپسی، بدون نیاز به ابزار دقیق با وضوح فوق العاده استفاده کرد، اما، برخلاف روش های فوق وضوح "کلاسیک"، با تصویربرداری زنده سازگار نیست.
تصویربرداری بدون برچسب، مکمل برچسب‌گذاری فلورسنت، بر ویژگی‌های ذاتی بافت مغز متکی است. تصویربرداری ساختاری بدون برچسب با وضوح بالا برای بافت مغز انسان، جایی که بیان پروتئین‌های فلورسنت به دلایل اخلاق عصبی کاربرد ندارد، اهمیت خاصی دارد. تکنیک‌های تصویربرداری بدون برچسب، پدیده‌های نوری برهمکنش نور با بافت زنده و ثابت مغز از جمله فلورسانس خودکار، بازتاب، انکسار دوگانه (پلاریزاسیون و وابستگی جهت ضریب شکست) را تحت تأثیر قرار می‌دهند که باعث تأخیر و تغییر در پلاریزاسیون و پراکندگی نور می‌شود.
میکروسکوپ فلورسانس 2 فوتونی به یک فناوری کلیدی در تصویربرداری بیولوژیکی در علوم اعصاب تبدیل شده است که امکان مطالعات سه بعدی و غیرتهاجمی ساختار و فعالیت عصبی در مقیاس زیر میکرونی را فراهم می کند. مکانیسم کنتراست در میکروسکوپ 2 فوتونی در تحقیقات عصب‌شناسی مبتنی بر تحریک پروتئین‌های فلورسنت سبز یا قرمز، به اصطلاح GFPs و RFP، توسط دو فوتون در محدوده طیفی مادون قرمز است. برای هدایت این فرآیند غیرخطی و شناسایی نورون‌ها در اعماق مغز زنده، لیزرهای فمتوثانیه با شکل پالس زمانی تمیز و متوسط توان خروجی 1 وات یک پیش نیاز ضروری است. فراتر از تصویربرداری خالص، بازجویی تمام نوری یک رویکرد جدید برای درک چگونگی رفتار الگوهای فعال در فعالیت عصبی است. در چنین آزمایش‌هایی، تجسم فعالیت عصبی توسط تصویربرداری 2 فوتونی با اپتوژنتیک 2 فوتونی ترکیب می‌شود تا نورون‌های فردی را با فعال‌سازی نوری کانال‌های رودوپسین‌ها در سلول تحریک کنند. با نیاز به هیجان انگیز کردن بسیاری از نورون ها به صورت موازی، نیازهای لیزر و فناوری میکروسکوپ برای اپتوژنتیک 2 فوتونی اساساً با تصویربرداری 2 فوتون متفاوت است. به طور معمول، لیزرهای پرقدرت چند وات در 1030 - 1040 نانومتر با نرخ تکرار در محدوده 100 کیلوهرتز - 1 مگاهرتز در ترکیب با یک مدولاتور نور فضایی (SLM) برای تحریک 10 ثانیه تا 100 ثانیه نورون به طور همزمان استفاده می‌شوند. برای حمایت و هدایت تحقیقات در علوم اعصاب، TOPTICA مفتخر است مجموعه لیزری خود را برای تصویربرداری 2 فوتونی از GFP ها و RFP ها، FemtoFiber ultra 920 و FemtoFiber ultra 1050، و برای اپتوژنتیک 2 فوتونی کانال های رودوپسین FemtoFiber vario ما را معرفی کند.