Naukowcy z Duke University opracowali ultraszybką funkcjonalną technologię fotoakustyczną
mikroskopia fotoakustyczna, którastosowany przez naukowców, opiera się na połączeniu światła i dźwięku. Laser kieruje światło na docelową tkankę lub komórkę. Pod wpływem światła ogniwo nagrzewa się i natychmiast rozszerza, tworząc falę ultradźwiękową, która jest rejestrowana przez czujniki.
Zdjęcie: Xiaoyi Zhu i in., Nature Light: Science & Aplikacje
Naukowcy ulepszyli urządzenie do mikroskopii fotoakustycznej, a także zastosowali uczenie maszynowe, aby poprawić jakość przychodzących obrazów.
System skanowania pod wieloma kątami stworzony przeznaukowców wysyła więcej impulsów laserowych na większy obszar, a nowy mechanizm skanowania umożliwia równoczesną pracę skanera laserowego i czujnika ultradźwiękowego. Twórcy zauważają, że te zmiany podwoiły szybkość ich urządzenia.
W drugim etapie naukowcy stworzyli algorytm dla maszynyszkolenie, które zwiększyło rozdzielczość obrazów. Naukowcy przeszkolili sztuczną inteligencję, aby zidentyfikować układ naczyniowy w mózgu, korzystając z ponad 400 obrazów mózgów myszy zebranych w poprzednich eksperymentach. Chociaż każdy mózg jest wyjątkowy, algorytm nauczył się identyfikować wspólne struktury i wykorzystywał tę wiedzę do uzupełniania brakujących wcześniej pikseli.
„Obrazy wynikowe wyglądały tak samotak szczegółowe, jak obrazy w wysokiej rozdzielczości, które normalnie otrzymalibyśmy, gdybyśmy biegali ze znacznie mniejszą prędkością i nie musieli poświęcać pełnego pola widzenia” – mówi Junjie Yao, jeden z autorów badania.
Naukowcy zauważają, że podczas wizualizacjiMózg musi robić dwie rzeczy jednocześnie. Z jednej strony instrumenty muszą być wystarczająco szybkie, aby uchwycić krótkotrwałe zdarzenia, takie jak wzbudzenie neuronu lub ruch krwi w kapilarze. A przy tym powinny wykazywać aktywność w różnych skalach – w całym mózgu lub na poziomie jednej tętnicy.
Możesz osiągnąć te cele indywidualnie, alebardzo trudno jest zrobić je wszystkie razem. To tak, jakby wybierać między małym, szybkim samochodem, w którym jest niewygodnie siedzieć, a dużym, przestronnym samochodem, który nie przekracza 50 km/h.
Junjie Yao, adiunkt inżynierii biomedycznej na Duke University, współautor badania
Naukowcy planują wykorzystać UFF-PAM do:badanie chorób mózgu, takich jak demencja, choroba Alzheimera, a nawet długotrwałe COVID. Planują również ulepszyć urządzenie do obrazowania narządów, takich jak serce, wątroba i łożysko, które również są w ruchu i wymagają obrazowania z dużą szybkością.
Czytaj więcej
Porównaj, jak zaćmienie Księżyca zostało sfilmowane przez NASA i Roscosmos
Nigdy nie widziałeś Słońca tak blisko. Opublikowano wideo Solar Orbiter
Voyager 1 wysyła dziwne dane. NASA nie rozumie, co się dzieje