Forscher der Duke University haben eine ultraschnelle funktionale photoakustische Technologie entwickelt
photoakustische Mikroskopie, dievon Wissenschaftlern verwendet wird, basiert auf einer Kombination aus Licht und Ton. Der Laser richtet Licht in das Zielgewebe oder die Zielzelle. Unter Lichteinwirkung erwärmt sich die Zelle und dehnt sich augenblicklich aus, wodurch eine Ultraschallwelle entsteht, die von Sensoren erfasst wird.
Bild: Xiaoyi Zhu et al., Nature Light: Science & Anwendungen
Die Forscher verbesserten das Gerät für die photoakustische Mikroskopie und wandten auch maschinelles Lernen an, um die Qualität der eingehenden Bilder zu verbessern.
Mehrwinkel-Scansystem erstelltWissenschaftler, sendet mehr Laserpulse über eine größere Fläche, und ein neuer Scan-Mechanismus ermöglicht es dem Laserscanner und dem Ultraschallsensor, gleichzeitig zu arbeiten. Die Entwickler stellen fest, dass diese Änderungen die Geschwindigkeit ihres Geräts verdoppelt haben.
In der zweiten Phase erstellten die Wissenschaftler einen Algorithmus für die MaschineTraining, das die Auflösung der Bilder erhöht. Die Forscher trainierten KI, um das Gefäßsystem im Gehirn anhand von mehr als 400 Bildern von Mausgehirnen zu identifizieren, die in früheren Experimenten gesammelt wurden. Obwohl jedes Gehirn einzigartig ist, lernte der Algorithmus, gemeinsame Strukturen zu identifizieren, und nutzte dieses Wissen, um zuvor fehlende Pixel auszufüllen.
„Die resultierenden Bilder sahen gleich ausso detailliert wie die hochauflösenden Bilder, die wir normalerweise erhalten würden, wenn wir viel langsamer laufen würden und nicht das volle Sichtfeld opfern müssten“, sagt Junjie Yao, einer der Autoren der Studie.
Das merken die Forscher bei der VisualisierungDas Gehirn muss zwei Dinge gleichzeitig tun. Einerseits müssen die Instrumente schnell genug sein, um kurzzeitige Ereignisse wie das Feuern eines Neurons oder die Bewegung von Blut durch eine Kapillare zu erfassen. Und gleichzeitig sollten sie Aktivität auf unterschiedlichen Skalen zeigen – im gesamten Gehirn oder auf der Ebene einer Arterie.
Sie können diese Ziele aber individuell erreichenes ist sehr schwierig, sie alle zusammen zu machen. Es ist wie die Wahl zwischen einem kleinen, schnellen Auto, in dem man unbequem sitzt, oder einem großen, geräumigen Auto, das nicht schneller als 30 Meilen pro Stunde fährt.
Junjie Yao, Assistenzprofessor für Biomedizintechnik an der Duke University, Co-Autor der Studie
Forscher planen, UFF-PAM zu verwendenUntersuchung von Gehirnerkrankungen wie Demenz, Alzheimer oder sogar Langzeit-COVID. Sie planen auch, das Gerät für die Bildgebung von Organen wie Herz, Leber und Plazenta zu verbessern, die ebenfalls in Bewegung sind und eine Hochgeschwindigkeitsbildgebung erfordern.
weiter lesen
Vergleichen Sie, wie die Mondfinsternis von der NASA und Roscosmos gefilmt wurde
So nah haben Sie die Sonne noch nie gesehen. Solar Orbiter-Video veröffentlicht
Voyager 1 sendet seltsame Daten. Die NASA versteht nicht, was los ist