«Оптична мікроскопія була незамінним інструментом для вивчення тривимірних складних біологічних
Головна відмінна риса нового методу,що цей підхід можна просто додати до більшості існуючих систем і легко відтворити. Це зробить розробку доступною для інших дослідників.
Захоплення багатофокусного зображень
Стандартні системи мікроскопії на базі камеротримують чіткі зображення в одній фокальній площині. Хоча дослідники пробували різні стратегії одночасного отримання зображень з різною глибиною фокусування, ці підходи зазвичай вимагають використання декількох камер. Або, наприклад, використання спеціального дифракційного оптичного елемента для поділу (ДОЕ) для створення зображення за допомогою однієї камери. Обидві стратегії складні, а ДОЕ взагалі непросто.
Дифракційні оптичні елементи –– цеоптичні підкладки з амплітудними та/або фазовими дифракційними структурами на одній із поверхонь, розраховані за допомогою комп'ютера та виготовлені методом прецизійної лазерної або електронно-променевої літографії.
Вчені використали призму із z-ділителем променя.Її можна повністю зібрати із стандартних компонентів та легко застосовувати для різних методів візуалізації. Наприклад, при флуоресценції, фазово-контрастної мікроскопії або візуалізація темного поля.
Призма розділяє виявлений світло дляодночасного отримання кількох зображень в одному кадрі камери. Кожне зображення в зразку сфокусовано на різній глибині. Використання високошвидкісний камери з великою площею сенсора і великою кількістю пікселів дозволило дослідникам розподіляти кілька зображень з високою роздільною здатністю на одному сенсорі.
Мультифокальні зображення, отримані за допомогоюнової техніки, дозволяють оцінити расфокусированний фон зразка набагато точніше, ніж це можна зробити з одним зображенням. Дослідники використовували цю інформацію для розробки поліпшеного алгоритму видалення розмитості в тривимірному просторі. Він усуває расфокусированний фоновий світло, який часто є проблемою при використанні ширококутної мікроскопії.
«Наш розширений алгоритм видалення розмитостітривимірного зображення пригнічує фон, що знаходиться далеко не в фокусі, від джерел, які виходять за рамки обсягу зображення, - пояснює Сяо. «Це покращує як контраст зображення, так і відношення сигналу до шуму, що робить алгоритм особливо корисним при флуоресцентної візуалізації з використанням товстих зразків».
доведена універсальність
Дослідники продемонстрували нову техніку здопомогою широко використовуваних методів мікроскопії. Вони зробили тривимірні зображення з великим полем зору, що охоплюють сотні нейронів або цілих вільно рухаються організмів. Також експерти створили високошвидкісні тривимірні зображення війок коловерток, які рухаються кожну соту частку секунди. Цей експеримент наочно показав можливості нового методу отримання високоякісних тривимірних зображень.
Щоб продемонструвати можливості розширеногоалгоритму видалення розмитості тривимірного зображення, дослідники візуалізували різні товсті зразки, включаючи мозок живої миші. Вони відзначили значне поліпшення контрасту і відносини сигнал / шум. В даний час дослідники працюють над розширенням цієї техніки, щоб вона могла працювати з ще більшою кількістю методів візуалізації.
Читати також
Річна місія в Арктиці закінчилася, і дані невтішні. Що чекає людство?
На 3 день хвороби більшість хворих COVID-19 втрачають нюх і часто страждають нежиттю
Вчені з'ясували, чому діти є найнебезпечнішими переносниками COVID-19