电子显微成像与光电关联显微成像技术
电子显微成像技术，由于其极高的分辨率，一直是组织与细胞超微结构解析，分子定位与分布探究等研究的主要技术手段，特别是最新发展的冷冻电镜技术包括冷冻电子断层三维重构成像技术和单颗粒三维重构技术则以其纳米乃至原子水平的分辨率使人们得以解析亚细胞乃至蛋白质大分子复合物超微结构的细节。同时，正处于不断发展阶段的光电关联显微成像技术，结合光学显微和电子显微来实现对同一样品进行多尺度“关联”显微成像，综合两者的高分辨率、高灵敏性与高特异性，能够使我们以前所未有的视界观察与分析包括神经突触等亚细胞系统中蛋白质复合物等超微精细结构，从而获得对各种生物细胞结构与功能的全新认识。
冷冻电子断层三维重构技术（cryo-electron tomography, cryo-ET）
旨在纳米分辨率下解析多种不定形态生物样品（包括组织、细胞、亚细胞乃至生物大分子复合物）在近生理条件下的三维结构。CryoET的基本原理是：将快速冷冻的样品（样品结构保存在近生理状态）放入到冷冻电子显微镜中，通过倾转样品，并收集一系列二维投影图像，再利用反投影的方法计算重构出样品的三维结构。随着制样技术和电镜成像质量的提升，CryoET的数据的质量有了极大提升，这使得能够在原位辨别出大分子复合物。结合模式识别等图像处理技术，可以将特定样品中（如单个突触中）的蛋白质分子定位与分布一一识别出来，从而可以实现对样品中蛋白质数量与定位的定量分析。进一步，通过结合亚平均技术（sub-tomogram average）,能够实现在体原位解析生物大分子（蛋白复合物、核酸及细胞器等）的精细三维结构（分辨率最高可达近原子水平）。随着技术的发展和完善，CryoET技术正在成长为细胞与亚细胞中蛋白分子间组织架构解析，定位与分布的定量化分析，以及蛋白质等生物大分子原位结构解析的最主要研究手段。
冷冻光电关联显微成像技术（Cryo-correlative light and electron microscopy, cryo-CLEM）
是一种能够在冷冻条件下（-170℃以下，保持样品在接近生理状态下的精细结构信息），对样品进行光学显微成像，随后对同一样品的同一区域进行冷冻电镜成像的技术。这一联合成像技术，一方面可以借助荧光标记为导向，协助冷冻电镜成像下靶点的快速定位，提高了成像的通量和效率；另一方面，可以有效结合荧光显微成像的特异性、高灵敏性与电镜的高分辨的特异性信息，实现对生物事件的功能与结构研究的综合解析。未来，将活细胞成像、超高分辨光学成像与冷冻电镜的联合应用，将揭开细胞生物学、神经生物学等多个研究领域的新篇章。