Для візуалізацыі мембраннага патэнцыялу выкарыстоўваюцца флуарэсцэнтныя адчувальныя да напружання фарбавальнікі або генетычна закадаваныя індыкатары напружання (GEVI) для маніторынгу дынамічных змен патэнцыялу клеткавай мембраны. Дэпалярызацыя або рэпалярызацыя выклікае хуткія змены інтэнсіўнасці або спектру флуарэсцэнцыі зонда, што дазваляе аптычна выяўляць электрычныя сігналы мілісекунднага маштабу. Гэты метад забяспечвае неінвазіўны спосаб назірання за электрычнай актыўнасцю асобных клетак і нейронных сетак.

Такія эксперыменты звычайна праводзяцца з выкарыстаннем шырокапалоснай флуарэсцэнцыі, двухфатоннай візуалізацыі, светлавых лістоў або іншых высакахуткасных платформаў візуалізацыі. Яны патрабуюць субклеткавай прасторавай дакладнасці пры выяўленні змяненняў флуарэсцэнцыі ўсяго ў некалькі працэнтаў (ΔF/F), што адпавядае хуткай дэпалярызацыі і рэпалярызацыі мембраны ў мілісекундны час. Такім чынам, сістэмы візуалізацыі павінны спалучаць звышвысокае часавое разрозненне, выдатныя суадносіны сігнал/шум і фотастабільнасць, каб мінімізаваць фотатаксічнасць падчас працяглых запісаў узбудлівых клетак і нейронавых сетак.