تستخدم تقنية تصوير جهد الغشاء أصباغًا فلورية حساسة للجهد أو مؤشرات جهد مشفرة جينيًا (GEVIs) لرصد التغيرات الديناميكية في جهد غشاء الخلية. ويؤدي إزالة الاستقطاب أو إعادة الاستقطاب إلى تغيرات سريعة في شدة أو طيف الفلورة للمسبار، مما يتيح الكشف البصري عن الإشارات الكهربائية التي تحدث في نطاق أجزاء من الثانية. توفر هذه التقنية طريقة غير جراحية لمراقبة النشاط الكهربائي للخلايا المفردة والشبكات العصبية.

تُجرى هذه التجارب عادةً باستخدام تقنيات التصوير الفلوري واسع المجال، أو التصوير ثنائي الفوتون، أو التصوير الصفائحي الضوئي، أو غيرها من منصات التصوير عالية السرعة. وهي تتطلب دقة مكانية دون خلوية مع رصد تغيرات الفلورة التي لا تتجاوز بضعة بالمئة (ΔF/F)، والتي تُقابل أحداث إزالة استقطاب وإعادة استقطاب الغشاء السريعة على نطاق زمني بالمللي ثانية. ونتيجةً لذلك، يجب أن تجمع أنظمة التصوير بين دقة زمنية فائقة، وأداء ممتاز من حيث نسبة الإشارة إلى الضوضاء، وثبات ضوئي لتقليل السمية الضوئية إلى أدنى حد أثناء التسجيلات المطولة للخلايا القابلة للاستثارة والشبكات العصبية.