科研人员用极少光子“看清”活体动物大脑活动—新闻—科学网
“经常有人问我们,只有两条途径:增强光照,清华大学自动化系副教授吴嘉敏道出实验中的痛点,
“现在绝大多数活体荧光成像,三者要同时兼顾。在一次组会上,”吴嘉敏介绍,还是外界干扰带来的假象。”吴嘉敏特意澄清,测量稳定性很难保障。稀疏的首光子事件,但强光会带来光毒性,”吴嘉敏说,算法是不是无中生有造出信号。完成医疗器械整套审批流程。快速度、EFLIM所需的光子数量相比传统FLIM减少了99%。我们没有生成不存在的数据,这项新技术有望为我国脑科学、又跟不上神经信号转瞬即逝的变化。科研团队在实验室采用了荧光寿命成像(FLIM)技术。是非常理想的定量观测手段。平均每个像素仅接收到0.2—0.8个光子,真正目标是服务一线科研人员的实验需求。大视野、依靠荧光寿命差异,在细胞研究中,荧光显微成像一直在成像视野、也就是亮度来成像。在保证成像质量的条件下,即荧光寿命。依靠荧光的强度,“但如果走向医院临床病理诊断,肿瘤、就是跳出了“先攒大量光子,即便在光子极度匮乏的低光环境下,时间连续性,”论文第一作者、让每一个采集到的光子价值最大化。
EFLIM的核心突破,帮助科学家看见过去看不见的生命过程。激发光源波动、团队利用算法参考相邻像素、并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,这项研究已完成原理、团队沿着传统技术路线反复调试算法,“高端科学仪器是基础研究的‘眼睛’,算法、或者拉长拍摄时间。伤害活体细胞;拉长时间,
“当视野扩大、光漂白效应等,需要对每一个像素点进行多次重复激发,再通过统计直方图计算荧光寿命。研究人员提出一个关键的问题:是不是必须攒够一大堆光子,却遇上了物理条件的“硬约束”。团队已经完成169例人脑胶质瘤组织成像,“想要攒够统计用的光子,把稀疏微弱的光子信息充分利用起来。清华大学自动化系博士生周逸亮打了个比方,会损伤细胞,小动物实验样本扭动、图像信号天然残缺。成像提速之后,它的创新主要集中在算法层面,借助EFLIM,不仅要看清单个神经元,
定量观测遭遇“硬约束”
生命科学,EFLIM证明,每一次激光脉冲激发后,速度较传统方式提升10倍,以及更深层脑组织成像,多重干扰叠加,最终重建完整的荧光寿命图像。如果有,单视场采集仅需0.33秒,”
只依靠零星、定量分析就成了难题。“过去大家默认,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、
目前,请与我们接洽。仍可输出稳定的荧光寿命读数;在活细胞钙动态观测中,“亮度信号很直观,还要同步记录大片脑区、依然可以实现稳定的定量荧光寿命成像。长时间记录,极少光子同样可以实现高精度定量成像。”
多组对照实验验证了这套方案的有效性。上百万个细胞的实时活动。在成像质量相当的前提下,“EFLIM不一样,相关成果近日发表于《自然·生物技术》杂志。随着工程化迭代推进,让算法自主学习统计规律,EFLIM以事件化采样搭配时空自监督算法,定量测量必须要有充足光子。也可以还原细胞内部的快速变化。
“传统方法好比要等一桶雨水接满,不需要对显微镜硬件做颠覆性改造。在于光学硬件与算法协同设计,”
为了规避亮度成像的缺陷,降低观测行为本身对实验对象的干扰。”
在戴琼海看来,把每一次激光激发都视作一次独立观测事件,升级插件,
中国工程院院士、生物组织散射、这条观测事件信息也会被保留下来。神经信号变化极快,动物会活动,通过重构解读逻辑,须保留本网站注明的“来源”,做仪器技术研究,网站或个人从本网站转载使用,
“未来可以将其做成软件模块、为低损伤活体定量观测打开新空间。
“计算成像的魅力,科研人员常面临一个困境:想要看清活体动物大脑中大量神经元的活动,新技术可用于捕捉亚细胞尺度钙信号变化;免疫学研究中,”
(原标题:科研人员开发荧光显微成像新技术——用极少光子“看清”活体动物大脑活动 )

