近紅外二區熒光壽命成像系統在神經科學研究中具有獨特的優勢。大腦是人體尤其為復雜的身體部分，神經信號的傳導和神經細胞之間的相互作用一直是神經科學研究的重點和難點。該系統為研究大腦神經活動提供了新的技術手段。在神經遞質研究中，神經遞質在神經元之間傳遞信號，其濃度和釋放過程的變化與許多神經系統疾病密切相關。研究人員可以將對特定神經遞質敏感的熒光探針導入大腦，利用近紅外二區熒光壽命成像系統，實時監測神經遞質釋放時熒光壽命的變化，從而了解神經遞質的動態變化過程。在癲癇等神經系統疾病研究中，該系統可以觀察大腦神經元異常放電時神經細胞微環境的改變，為揭示疾病的發病機制和開發新的治療方法提供重要線索。

在臨床前研究中，近紅外二區熒光壽命成像系統是不可或缺的工具。在新藥研發過程中，需要對藥物的安全性和有效性進行多元化評估。該系統可以用于觀察藥物在動物模型體內的分布、代謝和作用機制。通過標記藥物分子為熒光物質，當藥物進入動物體內后，系統能夠實時監測熒光壽命的變化，了解藥物在不同組織和身體部分中的濃度變化、與生物分子的相互作用以及藥物對細胞微環境的影響。植物-微生物互作的穿透眼，穿透土壤基質觀察根瘤菌定殖，通過熒光壽命波動捕捉根系鈣信號，助力農業生物固氮技術開發。

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