以色列新研的三維成像顯微鏡可觀察活細胞 幫助人類擴展生物學研究

據(jù)以色列當?shù)孛襟w報道，日前，以色列理工大學成功開發(fā)出一種新型顯微鏡，能以超高分辨率展現(xiàn)活細胞的三維圖像，有望為生物學研究帶來革命性變化。

通常，人們通過對研究樣本逐層掃描，然后用計算機合成三維圖形的方法來了解物體結(jié)構(gòu)。但逐層掃描過程要求被掃描對象必須在整個過程保持靜止，該局限性表明它不可能用于觀察活細胞。

以色列理工大學研究人員開發(fā)的超分辨率三維成像系統(tǒng)名為DeepSTORM3D，它不僅能夠以10倍于標準光學顯微鏡的分辨率繪圖，而且還能繪制研究對象的動態(tài)三維圖像。

DeepSTORM3D系統(tǒng)開發(fā)負責人約阿夫·肖特曼表示，通過波陣面成形的方法可以從二位圖像中獲取深度信息，該方法對相機獲得圖像中的每個分子的深度進行編碼。然而，其存在的問題是，如果附近有多個分子，它們的圖像會在相機成像中重疊，這將大大降低空間和時間分辨率，以至于有時無法對某些研究對象獲得有用的圖像。

為了解決這個問題，研究人員將目光轉(zhuǎn)向深度學習領域，開發(fā)一種能夠產(chǎn)生自行解決方案的人工神經(jīng)網(wǎng)絡，將大量虛擬樣本輸入網(wǎng)絡對系統(tǒng)進行培訓后，神經(jīng)網(wǎng)絡知道如何從現(xiàn)實的顯微鏡數(shù)據(jù)中產(chǎn)生超高分辨率的三維圖像。

研究人員使用該系統(tǒng)能夠繪制細胞的能量產(chǎn)生者——線粒體的三維圖像，并為活細胞中熒光標記端粒成像。肖特曼表示，這項以超高分辨率繪制活細胞生物學活動過程的新技術(shù)，將幫助人們擴展生物學研究的深度。