Investigadores de la Universidad de Duke han desarrollado tecnología fotoacústica funcional ultrarrápida
microscopía fotoacústica, queutilizado por los científicos, se basa en una combinación de luz y sonido. El láser dirige la luz hacia el tejido o la célula objetivo. Bajo la acción de la luz, la celda se calienta y se expande instantáneamente, creando una onda ultrasónica, que es registrada por sensores.
Imagen: Xiaoyi Zhu et al., Nature Light: Science & Aplicaciones
Los investigadores mejoraron el dispositivo para la microscopía fotoacústica y también aplicaron el aprendizaje automático para mejorar la calidad de las imágenes entrantes.
Sistema de escaneo multiángulo creado porcientíficos, envía más pulsos de láser sobre un área más grande, y un nuevo mecanismo de escaneo permite que el escáner láser y el sensor ultrasónico funcionen simultáneamente. Los desarrolladores señalan que estos cambios han duplicado la velocidad de su dispositivo.
En la segunda etapa, los científicos crearon un algoritmo para la máquinaformación, que aumentó la resolución de las imágenes. Los investigadores entrenaron a la IA para identificar la vasculatura en el cerebro utilizando más de 400 imágenes de cerebros de ratones recopilados en experimentos anteriores. Si bien cada cerebro es único, el algoritmo aprendió a identificar estructuras comunes y utilizó ese conocimiento para completar los píxeles que faltaban anteriormente.
"Las imágenes resultantes tenían el mismo aspectotan detallado como las imágenes de alta resolución que normalmente obtendríamos si corriéramos a velocidades mucho más lentas y no tuviéramos que sacrificar el campo de visión completo”, dice Junjie Yao, uno de los autores del estudio.
Los investigadores señalan que al visualizarEl cerebro necesita hacer dos cosas al mismo tiempo. Por un lado, los instrumentos deben ser lo suficientemente rápidos para capturar eventos a corto plazo, como el disparo de una neurona o el movimiento de la sangre a través de un capilar. Y al mismo tiempo, deberían mostrar actividad en diferentes escalas: en todo el cerebro o al nivel de una arteria.
Puede lograr estos objetivos individualmente, peroEs muy difícil hacerlos todos juntos. Es como elegir entre un automóvil pequeño y rápido en el que es incómodo sentarse o un automóvil grande y espacioso que no supera las 30 millas por hora.
Junjie Yao, profesor asistente de ingeniería biomédica en la Universidad de Duke, coautor del estudio
Los investigadores planean usar UFF-PAM paraestudiando enfermedades cerebrales como la demencia, el Alzheimer o incluso el COVID a largo plazo. También planean mejorar el dispositivo para obtener imágenes de órganos como el corazón, el hígado y la placenta, que también están en movimiento y requieren imágenes de alta velocidad.
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