吉妮欧
搜索
搜索
吉妮欧 吉妮欧

分辨率提升10倍!AI助力显微镜升级 可生成高清三维图像

  • 分类:行业资讯
  • 作者:吉妮欧
  • 来源:吉妮欧
  • 发布时间:2021-12-02 10:00
  • 访问量:

【概要描述】20世纪50年代,人工智能先驱Marvin Minsky提出了共聚焦显微技术。相比于传统的显微镜,这种可以获取连续切片、呈现物体三维面貌的新技术迅速受到了青睐,走进了全世界的生物学实验室

分辨率提升10倍!AI助力显微镜升级 可生成高清三维图像

【概要描述】20世纪50年代,人工智能先驱Marvin Minsky提出了共聚焦显微技术。相比于传统的显微镜,这种可以获取连续切片、呈现物体三维面貌的新技术迅速受到了青睐,走进了全世界的生物学实验室

  • 分类:行业资讯
  • 作者:吉妮欧
  • 来源:吉妮欧
  • 发布时间:2021-12-02 10:00
  • 访问量:
详情

  在近现代科学的历史上,显微镜技术的一次次飞跃促成了生命科学、材料等领域的蓬勃发展。20世纪50年代,人工智能先驱Marvin Minsky提出了共聚焦显微技术。相比于传统的显微镜,这种可以获取连续切片、呈现物体三维面貌的新技术迅速受到了青睐,走进了全世界的生物学实验室。
  不过,共聚焦显微技术也并非没有缺点。在现有的技术下,这类显微镜在第三个维度的成像较为模糊。样本厚度越大,成像效果也越差。此外,这类显微镜成像所需的时间较长,同时荧光信号也会对观察对象产生光毒性。
  现在,一项崭新的技术有望改变共聚焦显微镜的局限性,开创新的研究局面。在《自然》杂志的最新研究中,由美国国立卫生研究院(NIH)领导的研究团队开发了一款全新的多视角超分辨率共聚焦显微镜,并将该设备与深度学习技术相结合,使得共聚焦显微镜的分辨率提升了10倍以上,并且实现了对各类生物组织的高分辨率三维成像。
  对于研究团队来说,要实现共聚焦显微技术的突破,需要从硬件与软件两方面入手。
  硬件方面,研究团队创建了一台能从3个方向对样本进行逐行扫描的“三视角逐行扫描共聚焦显微镜”。新的显微镜平台包含了3个不同方向的物镜,它们各自成像,随后在计算机中拼合成一张完整的三维图像。
  与传统的共聚焦显微镜相比,新型显微镜的纵向分辨率大幅增加。但是,这项技术依然存在一个矛盾之处:当荧光的光照等级较高时,显微镜成像更清晰,但却会造成光中毒,损伤样本;但如果降低光照等级,成像的信噪比会下降,背景中的颗粒会使大量细节变得模糊。
  因此,有没有办法在降低光中毒风险的同时,进一步提升显微镜的三维分辨率?
  答案是提升软件——人工智能派上了用场。
  研究团队使用的是深度学习算法,他们构建的神经网络可以对已有的成像结果进行学习。经过训练的神经网络能够区分出低质量(即低信噪比)与高质量的图像,并且即使是在输入的图像质量不高时,该网络也能预测形成高质量的图像。研究团队还发现,经过足够的训练,他们甚至可以教会神经网络根据单一视角、单一方向的分辨率提升推广到三维图像,扩展超分辨显微的效果潜力。
  利用这种训练手段,研究团队在包括活体生物在内的超过20个样本中证实了这个平台的成像能力。从单个细胞中蛋白质的分布,线虫胚胎、幼虫与成年个体中的细胞核与神经元的发育过程,再到小鼠的肾脏、心脏、大脑组织……单幅图像在100纳米~200微米的各类组织都得到了高分辨率的呈现。结合了深度学习之后,新型显微镜的分辨率相较于传统的共聚焦显微镜提升了10倍以上。


  ▲该显微镜对小鼠不同组织的成像效果(图片来源:参考资料[1])
  目前,该研究团队和其他合作者已经利用这套系统完成了一些生物领域的应用。
  注:原文有删减
  参考资料:
  [1] Yicong Wu et al., Multiview confocal super-resolution microscopy. Nature (2021) https://doi.org/10.1038/s41586-021-04110-0.
  [2] Enhancing the workhorse: Artificial intelligence, hardware innovations boost confocal microscope’s performance. Retrieved Nov 24th, 2021 from https://www.eurekalert.org/news-releases/935905

关键词:

扫二维码用手机看

相关资讯

上一页
1
吉妮欧
吉妮欧药企端
吉奥蓝图科研端
吉妮欧小程序商城

罗先生 13710710356(微信同号) / QQ:981280524   李小姐 19513720913(微信同号) / QQ:2708713838
陈先生 19520993745(微信同号) / QQ:2359189920 王先生 13922764585(微信同号) / QQ:2303471428
  彭先生 13922764581(微信同号) / QQ:2254856747 彭小姐 18218880887(微信同号) / QQ:18218880887
王小姐 15917368285(微信同号) / QQ:1275453987 陈先生  13688876584(微信同号) / QQ:348223112   
范先生  13660880349(微信同号) / QQ:289302001  黄先生  19898583770(微信同号) / QQ:1345608303

 

Copyright©2020 广州吉妮欧生物科技有限公司版权所有      公司地址:广州黄埔区南云五路11号光正科技园A栋2楼238       粤ICP备16107145号

友情链接:思诚资源