Forskare vid Duke University har utvecklat en ultrasnabb funktionell fotoakustisk
fotoakustisk mikroskopi, somsom används av forskare, bygger på en kombination av ljus och ljud. Lasern riktar ljus in i målvävnaden eller cellen. Under inverkan av ljus värms cellen upp och expanderar omedelbart, vilket skapar en ultraljudsvåg, som registreras av sensorer.
Bild: Xiaoyi Zhu et al., Nature Light: Science & Applications
Forskarna förbättrade enheten för fotoakustisk mikroskopi och tillämpade även maskininlärning för att förbättra kvaliteten på inkommande bilder.
Multi-vinkel skanningssystem skapat avforskare, skickar fler laserpulser över ett större område, och en ny skanningsmekanism gör att laserskannern och ultraljudssensorn kan arbeta samtidigt. Utvecklarna noterar att dessa ändringar har fördubblat hastigheten på deras enhet.
I det andra steget skapade forskare en algoritm för maskinutbildning, vilket ökade upplösningen på bilder. Forskarna tränade AI för att identifiera kärlsystemet i hjärnan med hjälp av mer än 400 bilder av mushjärnor som samlats in i tidigare experiment. Även om varje hjärna är unik, lärde sig algoritmen att identifiera vanliga strukturer och använde den kunskapen för att fylla i tidigare saknade pixlar.
"De resulterande bilderna såg likadana utlika detaljerade som de högupplösta bilderna vi normalt skulle få om vi sprang i mycket långsammare hastigheter och inte behövde offra hela synfältet”, säger Junjie Yao, en av studiens författare.
Forskarna noterar att när de visualiserarHjärnan behöver göra två saker samtidigt. Å ena sidan måste instrumenten vara tillräckligt snabba för att fånga kortvariga händelser, såsom avfyrning av en neuron eller förflyttning av blod genom en kapillär. Och samtidigt bör de visa aktivitet på olika skalor - i hela hjärnan eller i nivå med en artär.
Du kan uppnå dessa mål individuellt, mendet är väldigt svårt att göra dem alla tillsammans. Det är som att välja mellan en liten, snabb bil som är obekväm att sitta i, eller en stor, rymlig bil som inte går över 30 mil i timmen.
Junjie Yao, biträdande professor i biomedicinsk teknik vid Duke University, medförfattare till studien
Forskare planerar att använda UFF-PAM för attstudera hjärnsjukdomar som demens, Alzheimers eller till och med långvarig covid. De planerar också att förbättra enheten för att avbilda organ som hjärta, lever och moderkaka, som också är i rörelse och kräver höghastighetsavbildning.
Läs mer
Jämför hur månförmörkelsen filmades av NASA och Roscosmos
Du har aldrig sett solen så nära. Solar Orbiter-video publicerad
Voyager 1 skickar konstiga data. NASA förstår inte vad som händer