Лазерно сканиращ стереомикроскоп с възможност за 3D изображения в реално време
Преди няколко дни екипът за изображения със супер разделителна способност на Държавната ключова лаборатория за преходна оптика и фотонна технология на Сианския институт по оптика и механика, Китайската академия на науките успешно разработи двуфотонно възбуждащо лазерно сканиращо стерео микроскоп в реално време .
Когато лабораторна мишка види изображение на котка, как работи мозъкът й? Как се предава тази нова информация в невронна мрежа, съдържаща десетки милиони неврони? Как с оптичен микроскоп да надникнем в мистерията? Това е. Съвременните изследвания в областта на науката за живота поставят нови предизвикателства пред технологията за изображения с оптична микроскопия.
Преди няколко дни екипът за изображения със супер разделителна способност на Държавната ключова лаборатория за преходна оптика и фотонна технология на Сианския институт по оптика и механика, Китайската академия на науките успешно разработи двуфотонно възбуждащо лазерно сканиращо стерео микроскоп в реално време . „Това ни позволява да наблюдаваме динамичния триизмерен микроскопичен свят в реално време като гледане на триизмерен филм, без светлинни резени и отнемаща време реконструкция на триизмерно изображение.“ Д-р Янг Янлонг, основен член на екипа, каза. Оказа се, че конвенционалната светлинна микроскопия страда от два проблема. Един проблем е, че дълбочината на рязкост на изображението е много малка и само тънък слой от пробата може да се види наведнъж, а триизмерното разпределение на пробата не може да се види директно. Друг по-сложен проблем е: за да се имитира човешкото възприятие на триизмерния свят чрез бинокулярно зрение, лъчът на Бесел трябва да се сканира в две посоки. Ако забавянето на изображенията в тези две посоки е твърде голямо, то ще бъде мимолетно. Флуоресцентният сигнал не може да бъде уловен и позициониран точно. Например двуфотонно възбуждащата лазерна сканираща флуоресцентна микроскопия е широко използвана в невроизобразяването и други области, откакто беше предложена през 90-те години. За да завършите 3D изображения, обикновено са необходими десетки или дори стотици слоеве от 2D изображения, които да бъдат насложени и реконструирани. Целият процес на 3D изображения отнема поне няколко минути и скоростта е много ниска, така че не може да отговори на динамичните 3D изображения на живи организми." Д-р Ян Янлонг обясни обяснението.
Екипът за изображения със супер разделителна способност на Института по оптика и механика в Сиан, ръководен от изследователите Баоли Яо и Тонг Йе, използва удължен фокусиран лазерен лъч - лъч на Бесел, за да завърши сканирането. Нарязване, ясно изображение на дебели 3D проби наведнъж. Изследователи от Института по оптика и механика в Сиан преодоляха трудностите и проектираха сложно устройство за лазерно сканиране, което реализира бързо сканиране с три степени на свобода на Беселови лъчи и може да превключва между двойни ъгли на гледане от порядъка на милисекунди (хилядни от секунда).
Какво означава това? Казано на лаик, ако една пчела прелети покрай нас, ние се нуждаем от две очи, за да я видим едновременно, за да може мозъкът да възприеме точно нейната позиция. Ако лявото и дясното око се отварят и затварят последователно, мозъкът ще Невъзможно е точно да се определи позицията на пчелите. Превключването на новите технически средства на ниво "милисекунди" позволява изобразяването с двоен изглед да бъде завършено за миг, така че триизмерните динамични промени на пробата да могат да бъдат заснети в реално време.
Тази технология за първи път реализира система за стереомикроскопични изображения и дисплей в реално време, базирана на лазерно сканиране с двоен изглед, а нейната скорост на триизмерно изображение е с един до два порядъка по-висока от традиционния метод на сканиране точка по точка. Това означава, че процесът на изобразяване, който преди отнемаше минути до десетки минути, сега може да бъде завършен за няколко секунди. Тази двуфотонна стереомикроскопична система за изображения предоставя нов инструмент за наблюдение за триизмерно изобразяване в реално време и показване на живи организми, който може да се използва при Наблюдавайте преминаването на преходни невронни сигнали през невронни мрежи. Разбираемо е, че това изследване е подкрепено от „Програмата на стоте таланта“ на Китайската академия на науките и Националната природонаучна фондация на Китай. От проверката на основните принципи, пробиви в ключови технологии до завършването на принципни прототипи, той премина през различни връзки от основни изследвания до интегриране на приложения.
В момента изследователската група провежда съвместни изследвания на биомедицински приложения със съответните научноизследователски институции в страната и чужбина и се надява да приложи тази технология в областта на триизмерното бързо изобразяване и показване на живи организми възможно най-скоро.
