Vedci z Duke University vyvinuli ultrarýchlu funkčnú fotoakustickú technológiu
fotoakustická mikroskopia, ktorápoužívaná vedcami, je založená na kombinácii svetla a zvuku. Laser smeruje svetlo do cieľového tkaniva alebo bunky. Pôsobením svetla sa bunka zahreje a okamžite expanduje, čím sa vytvorí ultrazvuková vlna, ktorú zaznamenajú senzory.
Obrázok: Xiaoyi Zhu et al., Nature Light: Science & Aplikácie
Výskumníci vylepšili zariadenie na fotoakustickú mikroskopiu a tiež aplikovali strojové učenie na zlepšenie kvality prichádzajúcich obrázkov.
Viacuhlový skenovací systém vytvorený spoločnosťouvedcov, vysiela viac laserových impulzov na väčšiu plochu a nový skenovací mechanizmus umožňuje, aby laserový skener a ultrazvukový senzor fungovali súčasne. Vývojári poznamenávajú, že tieto zmeny zdvojnásobili rýchlosť ich zariadenia.
V druhej fáze vedci vytvorili algoritmus pre strojtréning, ktorý zvýšil rozlíšenie obrázkov. Výskumníci vycvičili AI na identifikáciu vaskulatúry v mozgu pomocou viac ako 400 obrázkov myších mozgov zozbieraných v predchádzajúcich experimentoch. Aj keď je každý mozog jedinečný, algoritmus sa naučil identifikovať spoločné štruktúry a tieto znalosti použil na vyplnenie predtým chýbajúcich pixelov.
„Výsledné obrázky vyzerali rovnakotak detailné ako obrázky s vysokým rozlíšením, ktoré by sme bežne získali, keby sme bežali oveľa pomalšími rýchlosťami a nemuseli sme obetovať celé zorné pole,“ hovorí Junjie Yao, jeden z autorov štúdie.
Vedci poznamenávajú, že pri vizualizáciiMozog musí robiť dve veci súčasne. Na jednej strane musia byť prístroje dostatočne rýchle, aby zachytili krátkodobé udalosti, ako je vystrelenie neurónu alebo pohyb krvi kapilárou. A zároveň by mali vykazovať aktivitu na rôznych mierkach – v celom mozgu alebo na úrovni jednej tepny.
Tieto ciele môžete dosiahnuť individuálne, aleje veľmi ťažké urobiť ich všetky spolu. Je to ako vyberať si medzi malým, rýchlym autom, v ktorom sa sedí nepohodlne, alebo veľkým, priestranným autom, ktoré neprekročí 30 míľ za hodinu.
Junjie Yao, odborný asistent biomedicínskeho inžinierstva na Duke University, spoluautor štúdie
Výskumníci plánujú použiť UFF-PAM naštúdium chorôb mozgu, ako je demencia, Alzheimerova choroba alebo dokonca dlhodobý COVID. Plánujú tiež vylepšiť zariadenie na zobrazovanie orgánov, ako je srdce, pečeň a placenta, ktoré sú tiež v pohybe a vyžadujú si vysokorýchlostné zobrazovanie.
Čítaj viac
Porovnajte, ako zatmenie Mesiaca nafilmovali NASA a Roskosmos
Tak blízko ste Slnko ešte nevideli. Zverejnené video Solar Orbiter
Voyager 1 posiela zvláštne dáta. NASA nechápe, čo sa deje