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作者:唐一尘 来源:明升官网明升体育app报 发布时间:2021/5/10 10:52:29
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人工智能使显微镜更清晰

 

新技术能让研究人员更清晰地观察幼鱼心跳。图片来源:Tobias Wuestefeld

为了观察鱼大脑中的神经元信号,明升体育app家已经开始使用一种叫做光场显微镜的技术,这种技术有助使这种快速的生物过程在3D中成像。但这些图像往往缺乏质量,而且需要数小时或数天才能将大量数据转换成3D卷和动画。

现在,欧洲分子生物学实验室等机构的明升体育app家已经将人工智能算法与两种尖端显微镜技术结合起来,进步将图像处理时间从几天缩短到几秒,同时确保得到的图像清晰准确。研究结果近日发表在《自然—方法》上。

该论文的两位主要作者之一、慕尼黑工业大学的Nils Wagner说:“最终,我们能够在这种方法中‘兼得’。人工智能使我们能够结合不同的显微镜技术,这样就可以在光场显微镜允许的速度下成像,并接近光片显微镜的图像分辨率。”

虽然光片显微镜和光场显微镜听起来相似,但这些技术有不同的优势和挑战。光场显微镜捕捉大的3D图像,使研究人员能够跟踪和测量非常精细的运动,例如幼鱼的心跳。但这种技术会产生大量数据,可能需要数天来处理,而且最终的图像通常缺乏分辨率。

光片显微镜可以在一个给定样本的单一2D平面上成像,因此研究人员可以以更高的分辨率成像样本。与光场显微镜相比,光片显微镜产生的图像处理速度更快,但数据并不全面,因为它们一次只从单个2D平面上获取信息。

为了充分利用每种技术的优势,研究人员开发了一种方法,使用光场显微镜对大的3D样本进行成像,用光片显微镜训练人工智能算法,然后创建样本的精确3D图像。研究人员还使用了光片显微镜来确保人工智能算法有效。

欧洲分子生物学实验室的Robert Prevedel,指出,建造更好的显微镜的真正瓶颈往往不是光学技术,而是计算能力。“我们的方法对于那些想研究大脑如何计算的人来说是非常关键的。我们的方法可以实时成像鱼幼虫的整个大脑。”Prevedel说。

下一步,研究人员计划探索这种方法是否可以应用于更大的物种,包括哺乳动物。

相关论文信息:http://dx.doi.org/10.1038/s41592-021-01136-0

 
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