自由钙离子是细胞内最最重要的信使物质之一。它介导了从细胞分泌、卵细胞受精、神经传导、肌肉收缩，到基因转录与表达、细胞生长增殖与分化,乃至细胞凋亡等重大细胞过程，是细胞内关键的调控信号。因此，对活细胞不同微区内钙离子浓度的时空分布和规律性变化进行观察和研究将促进人们对细胞生命活动的理解。目前能高时空分辨率检测钙离子时空分布的设备是基于高速成像相机和钙离子荧光探针的钙离子成像系统，而能实时监测钙离子在细胞内外和不同细胞器间流动的设备是电生理设备，二者的结合能互相补充。

光电同步双指针反应钙离子变化，不仅能反应钙离子的时空分布，还能得到钙离子传递的信息，同时也降低了实验的假阳性率，使实验结果更加可信，且电生理设备在一定条件可作为刺激信号源。复杂神经回路的动态研究始终是神经学家所关注的热点。如何记录特定的神经元群体或单个神经元动作电位的时空变化也成为近几年研究的焦点。电压感应蛋白以其特异性，高灵敏度，使得光电同时记录特定神经元细胞动作电位的变化成为可能，为脑神经体外及在体研究提供了广阔前景。