L'observation des circuits neuronaux chez des animaux en mouvement, comme les souris ou les rats, nécessite un microscope à fluorescence portable, fixé à des canules d'imagerie implantées de manière chronique dans le cerveau de l'animal. Au milieu du spectre visible, la diffusion et l'absorption à travers le tissu cérébral limitent l'imagerie à environ 150 µm. L'imagerie limitée à ces profondeurs à partir de la surface cérébrale peut être réalisée sans insertion de lentilles relais entièrement en verre. À des profondeurs cérébrales plus importantes, il est absolument nécessaire d'utiliser des systèmes de lentilles relais, notamment des lentilles homogènes ou à gradient d'indice, qui focalisent l'image sur l'objectif du microscope et réduisent efficacement le trajet optique à travers le tissu cérébral.