“A microscopia óptica tem sido uma ferramenta indispensável para o estudo de estruturas biológicas complexas tridimensionais.
A principal característica distintiva do novo método éque essa abordagem pode simplesmente ser adicionada à maioria dos sistemas existentes e facilmente replicada. Isso colocará o desenvolvimento à disposição de outros pesquisadores.
Captura de imagens multifocais
Sistemas de microscopia baseados em câmera padrãoobter imagens claras em um plano focal. Embora os pesquisadores tenham tentado diferentes estratégias para adquirir imagens simultaneamente com diferentes profundidades de foco, essas abordagens geralmente requerem o uso de várias câmeras. Ou, por exemplo, usando um Elemento de Separação Ótica Difrativa (DOE) dedicado para criar uma imagem com uma única câmera. Ambas as estratégias são complexas e o DOE não é nada fácil.
Elementos ópticos difrativos -- Essesubstratos ópticos com estruturas de difração de amplitude e/ou fase em uma das superfícies, calculadas em computador e fabricadas por litografia de precisão a laser ou por feixe de elétrons.
Os cientistas usaram um prisma com divisor de feixe z.Ele pode ser completamente montado a partir de componentes padrão e pode ser facilmente aplicado a uma variedade de modalidades de imagem. Por exemplo, com fluorescência, microscopia de contraste de fase ou imagem de campo escuro.
O prisma separa a luz detectada poraquisição simultânea de várias imagens em um quadro de câmera. Cada imagem na amostra é focada em uma profundidade diferente. O uso de uma câmera de alta velocidade com uma grande área de sensor e alta contagem de pixels permitiu aos pesquisadores distribuir várias imagens de alta resolução em um único sensor.
Imagens multifocais obtidas comnovas técnicas tornam possível estimar o fundo desfocado de uma amostra com muito mais precisão do que pode ser feito com uma única imagem. Os pesquisadores usaram essas informações para desenvolver um algoritmo de remoção de desfoque 3D aprimorado. Ele elimina a luz de fundo desfocada, o que costuma ser um problema com a microscopia de grande angular.
“Nosso algoritmo de remoção de desfoque avançadoA imagem 3D suprime o fundo fora de foco de fontes fora do volume da imagem, explica Xiao. "Isso melhora o contraste da imagem e a relação sinal-ruído, o que torna o algoritmo particularmente útil para imagens de fluorescência usando amostras espessas."
Versatilidade comprovada
Os pesquisadores demonstraram uma nova técnica comusando métodos de microscopia amplamente usados. Eles fizeram imagens 3D com um grande campo de visão, abrangendo centenas de neurônios ou organismos inteiros em movimento livre. Os especialistas também criaram imagens 3D de alta velocidade de cílios de rotíferos, que se movem a cada centésimo de segundo. Este experimento demonstrou claramente as possibilidades de um novo método para a obtenção de imagens tridimensionais de alta qualidade.
Para demonstrar as capacidades do avançadoNo algoritmo de remoção de desfoque 3D, os pesquisadores visualizaram vários espécimes grossos, incluindo o cérebro de um rato vivo. Eles notaram melhorias significativas no contraste e na relação sinal-ruído. Os pesquisadores estão trabalhando atualmente para estender esta técnica para que ela possa funcionar com ainda mais técnicas de imagem.
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