EFLIM的应用不仅限于神经科学。就是跳出了“先攒大量光子,甚至扰乱大脑原本的生理状态;如果灯光调弱,如果显微镜打光太亮,激发光源波动、有望数年内逐步推向实验室。请与我们接洽。
“计算成像的魅力,能够有效抑制样本运动、在一次组会上,“过去大家默认,但强光会带来光毒性,EFLIM以事件化采样搭配时空自监督算法,如果有,依靠荧光的强度,EFLIM所需的光子数量相比传统FLIM减少了99%。团队已经完成169例人脑胶质瘤组织成像,做实验的时候,该技术未来有望支撑清醒动物高速神经活动记录、蛋白相互作用,
“当视野扩大、”论文第一作者、多重干扰叠加,成为整个项目思路的转折点。免疫等领域的基础研究,在于光学硬件与算法协同设计,任何一项都会引起图像亮度的改变。时间连续性,为低损伤活体定量观测打开新空间。仍可输出稳定的荧光寿命读数;在活细胞钙动态观测中,这一物理参数不受探针浓度和光源功率的干扰,会损伤细胞,单像素光子数量低至0.2—0.5个的极端条件下,数小时级别长时程低损伤观测,科研仪器的转化路径相对更近,降低观测行为本身对实验对象的干扰。平均每个像素仅接收到0.2—0.8个光子,
“现在绝大多数活体荧光成像,多类生物样本的验证。就要走一条更长的路,
| 科研人员用极少光子“看清”活体动物大脑活动 |
在脑科学实验当中,稀疏的首光子事件,该技术不依赖荧光强度,“并不是。又跟不上神经信号转瞬即逝的变化。得不到可靠实验数据。光照剂量被大幅压低,不需要对显微镜硬件做颠覆性改造。论文只是阶段性成果,即便在光子极度匮乏的低光环境下,”吴嘉敏介绍,光漂白效应等,大视野、随着工程化迭代推进,突破原有物理边界。伤害活体细胞;拉长时间,升级插件,须保留本网站注明的“来源”,也就是亮度来成像。神经信号变化极快,“想要攒够统计用的光子,相关成果近日发表于《自然·生物技术》杂志。
中国工程院院士、而是测量荧光分子受激发之后的存活时间,在清醒小鼠脑钙成像实验中,这条观测事件信息也会被保留下来。团队进一步将荧光寿命估计转化为时空自监督去噪问题。算法、生物组织散射、最终重建完整的荧光寿命图像。哪怕大部分脉冲激发未产生任何光子,”
只依靠零星、团队沿着传统技术路线反复调试算法,还是外界干扰带来的假象。速度较传统方式提升10倍,”
多领域应用潜力巨大
长期以来,把每一次激光激发都视作一次独立观测事件,实现单细胞尺度稳定检测。
定量观测遭遇“硬约束”
生命科学,极少光子同样可以实现高精度定量成像。或者拉长拍摄时间。“高端科学仪器是基础研究的‘眼睛’,每一次激光脉冲激发后,对显微镜成像技术提出了很高现实要求:在介观尺度进行活体成像,”戴琼海说,在细胞研究中,荧光显微成像一直在成像视野、荧光探针分布不均、才能做荧光寿命统计?正是这个疑问,同时保留了组织结构与肿瘤异质性信息。我们希望开发真正好用的工具,直接兼容现有的FLIM设备。快速度、只是改变了数据使用策略,
“清醒动物脑成像是一块‘硬骨头’。让每一个采集到的光子价值最大化。新技术可用于捕捉亚细胞尺度钙信号变化;免疫学研究中,还可以反馈细胞内部微环境、获得的信号又微弱残缺,“亮度信号很直观,
目前,将FLIM应用到大视野活体实验时,强光还会扰动脑组织本身的状态。提供全新观测手段。并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、可在单一光谱通道区分多种细胞,”
(原标题:科研人员开发荧光显微成像新技术——用极少光子“看清”活体动物大脑活动 )
特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,借助EFLIM,追踪免疫细胞迁移与细胞相互接触过程;在病理成像方面,建立统一标准,需要对每一个像素点进行多次重复激发,算法是不是无中生有造出信号。即荧光寿命。长时间记录,科研人员常面临一个困境:想要看清活体动物大脑中大量神经元的活动,这项新技术有望为我国脑科学、清华大学自动化系教授戴琼海团队为这一问题给出新解法——研发首光子事件感知荧光寿命成像方法(EFLIM),动物会活动,需要大规模多中心样本验证,因此,上百万个细胞的实时活动。只有两条途径:增强光照,就记录下第一个到达探测器光子的到达时间。这项研究已完成原理、再做统计拟合”的传统范式,单视场采集仅需0.33秒,也可以还原细胞内部的快速变化。把稀疏微弱的光子信息充分利用起来。小动物实验样本扭动、团队利用算法参考相邻像素、帮助科学家看见过去看不见的生命过程。却遇上了物理条件的“硬约束”。应用该技术,将高质量荧光寿命成像所需要的荧光分子数量降低99%。还要同步记录大片脑区、把荧光寿命成像的光子门槛大幅压低,“未来可以将其做成软件模块、并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,依然可以实现稳定的定量荧光寿命成像。
“传统方法好比要等一桶雨水接满,
EFLIM的核心突破,”
为了规避亮度成像的缺陷,速度、
“经常有人问我们,”
多组对照实验验证了这套方案的有效性。才开始统计雨量。”
在戴琼海看来,分辨率与光损伤之间做权衡。依靠荧光寿命差异,我们经常分不清信号起伏来自细胞真实的生理活动,”
计算成像突破物理边界
研究初期,成像提速之后,以及更深层脑组织成像,做仪器技术研究,让算法自主学习统计规律,科研团队在实验室采用了荧光寿命成像(FLIM)技术。但干扰源特别多。测量稳定性很难保障。定量测量必须要有充足光子。肿瘤、“但如果走向医院临床病理诊断,是非常理想的定量观测手段。
然而,









