A fost creat un mod ușor de a obține imagini 3D de înaltă calitate ale celulelor vii

„Microscopia optică a fost un instrument indispensabil pentru studierea complexului biologic tridimensional

sisteme și procese”, explică Sheng Xiao, membrugrup de cercetare de la Universitatea din Boston. „Cu toate acestea, noua noastră tehnică multifocus ne permite să observăm celulele și organismele vii la viteză mare și cu contrast ridicat.”

Principala caracteristică distinctivă a noii metode estecă această abordare poate fi pur și simplu adăugată la majoritatea sistemelor existente și ușor de reprodus. Acest lucru va face dezvoltarea disponibilă altor cercetători.

Captarea imaginilor cu focalizare multiplă

Sisteme standard de microscopie bazate pe camerăobțineți imagini clare într-un singur plan focal. Deși cercetătorii au încercat strategii diferite pentru a obține simultan imagini cu diferite profunzimi de focalizare, aceste abordări necesită de obicei utilizarea mai multor camere. Sau, de exemplu, folosind un Element de Separare Optică Diffractivă (DOE) dedicat pentru a crea o imagine cu o singură cameră. Ambele strategii sunt complexe, iar DOE nu este deloc ușor.

Elemente optice difractive  -- Acestsubstraturi optice cu structuri de difracție în amplitudine și/sau fază pe una dintre suprafețe, calculate cu ajutorul calculatorului și fabricate prin litografie de precizie cu laser sau fascicul de electroni.

Oamenii de știință au folosit o prismă cu un separator de fascicul z.Poate fi asamblat complet din componente standard și poate fi aplicat cu ușurință la o varietate de modalități de imagistică. De exemplu, cu fluorescență, microscopie cu contrast de fază sau imagistică în câmp întunecat.

Prisma separă lumina detectată pentruachiziționarea simultană a mai multor imagini într-un cadru al camerei. Fiecare imagine din eșantion este focalizată la o adâncime diferită. Utilizarea unei camere de mare viteză cu o suprafață mare de senzori și un număr mare de pixeli a permis cercetătorilor să distribuie mai multe imagini de înaltă rezoluție pe un singur senzor.

Imagini multifocale obținute cunoile tehnici permit estimarea fundalului defocalizat al unui eșantion mult mai precis decât se poate face cu o singură imagine. Cercetătorii au folosit aceste informații pentru a dezvolta un algoritm îmbunătățit de eliminare a neclarității 3D. Elimină lumina de fundal defocalizată, care este adesea o problemă cu microscopia cu unghi larg.

„Algoritmul nostru avansat de eliminare a neclaritățiiImaginea 3D suprimă fundalul departe de focalizare din surse în afara volumului imaginii, explică Xiao. "Acest lucru îmbunătățește atât contrastul imaginii, cât și raportul semnal-zgomot, ceea ce face algoritmul deosebit de util pentru imagistica cu fluorescență folosind probe groase."

Versatilitate dovedită

Cercetătorii au demonstrat o nouă tehnică cufolosind metode de microscopie utilizate pe scară largă. Au realizat imagini 3D cu un câmp vizual mare, cuprinzând sute de neuroni sau organisme întregi în mișcare liberă. Experții au creat, de asemenea, imagini 3D de mare viteză ale cililor rotiferi care se mișcă la fiecare sutime de secundă. Acest experiment a demonstrat în mod clar capacitățile noii metode de obținere a imaginilor tridimensionale de înaltă calitate.

Pentru a demonstra capacitățile avansateAlgoritmul de eliminare a estompării 3D, cercetătorii au vizualizat diferite probe groase, inclusiv creierul unui șoarece viu. Au observat îmbunătățiri semnificative în contrast și raportul semnal-zgomot. Cercetătorii lucrează în prezent pentru a extinde această tehnică, astfel încât să poată funcționa și cu mai multe tehnici imagistice.

Citește și

Misiunea anuală în Arctica s-a încheiat, iar datele sunt dezamăgitoare. Ce așteaptă omenirea?

În ziua a 3-a de boală, majoritatea pacienților cu COVID-19 își pierd simțul mirosului și suferă adesea de un nas curgător

Oamenii de știință au aflat de ce copiii sunt cei mai periculoși purtători de COVID-19