Οταν χρειάζεται να δούμε δομές πολύ μικρές για την ανθρώπινη όραση, η οπτική μικροσκοπία είναι η μόνη επιλογή. Μετά από αρκετά χρόνια στασιμότητας, τον τελευταίο καιρό σημειώνονται σημαντικές πρόοδοι στον τομέα αυτόν. Νέοι φθορίζοντες δείκτες και νέες γενετικές τεχνικές για την ενσωμάτωσή τους μέσα σε βιολογικά δείγματα δημιουργούν το υπόβαθρο για νέες ανακαλύψεις.

Η τεχνική του «εγκεφαλικού τόξου» (κατά το «ουράνιο τόξο») επιτρέπει την εμφάνιση κάθε νευρώνα στον εγκέφαλο ενός ποντικιού με διαφορετικό χρώμα όταν παρατηρείται με ειδικό μικροσκόπιο. Με αυτόν τον τρόπο είναι δυνατόν να παρατηρηθούν οι άξονες των νευρώνων μέσα στο περίπλοκο νευρικό κουβάρι και να χαρτογραφηθεί η συνδεσμολογία του εγκεφάλου, κάτι που ήταν αδύνατο με τις προηγούμενες τεχνικές.

Παράλληλα αυξάνεται η ακρίβεια των οπτικών μικροσκοπίων. Ακόμα και μεμονωμένα μόρια πρωτεϊνών μπορούν τώρα να τιτλοφορηθούν και να παρατηρηθούν καθώς κινούνται μέσα στο κύτταρο, ενώ μπορούν να καταγραφούν ζωντανά ακόμα και οι μικρότερες λεπτομέρειες της κυτταρικής διαίρεσης και διαφοροποίησης. Οι ερευνητές μπορούν να καταγράφουν εφήμερα γεγονότα ή γεγονότα που εξελίσσονται σε μεγαλύτερα διαστήματα χρόνου, βλέποντας τη ζωή σε κίνηση με εξαιρετική λεπτομέρεια.