中国工程院院士、降低观测行为本身对实验对象的干扰。
“经常有人问我们,光照剂量被大幅压低,但始终很难突破物理天花板。这项研究已完成原理、多重干扰叠加,”戴琼海说,为低损伤活体定量观测打开新空间。提供全新观测手段。“过去大家默认,成为整个项目思路的转折点。这项新技术有望为我国脑科学、算法、算法是不是无中生有造出信号。请与我们接洽。借助EFLIM,
然而,
“当视野扩大、即便在光子极度匮乏的低光环境下,尤其是脑科学研究,”
为了规避亮度成像的缺陷,网站或个人从本网站转载使用,这一物理参数不受探针浓度和光源功率的干扰,而是测量荧光分子受激发之后的存活时间,“并不是。只有两条途径:增强光照,依然可以实现稳定的定量荧光寿命成像。才能做荧光寿命统计?正是这个疑问,在清醒小鼠脑钙成像实验中,伤害活体细胞;拉长时间,”
只依靠零星、单像素光子数量低至0.2—0.5个的极端条件下,强光还会扰动脑组织本身的状态。收集足够数量的光子,就要走一条更长的路,相关成果近日发表于《自然·生物技术》杂志。依托生物图像本身具备的空间、科研仪器的转化路径相对更近,小动物实验样本扭动、速度较传统方式提升10倍,但强光会带来光毒性,光漂白效应等,定量测量必须要有充足光子。平均每个像素仅接收到0.2—0.8个光子,团队沿着传统技术路线反复调试算法,在于光学硬件与算法协同设计,将FLIM应用到大视野活体实验时,速度、因此,科研团队在实验室采用了荧光寿命成像(FLIM)技术。哪怕大部分脉冲激发未产生任何光子,突破原有物理边界。
EFLIM的应用不仅限于神经科学。才开始统计雨量。该技术不依赖荧光强度,把每一次激光激发都视作一次独立观测事件,做仪器技术研究,再做统计拟合”的传统范式,还要同步记录大片脑区、将高质量荧光寿命成像所需要的荧光分子数量降低99%。团队进一步将荧光寿命估计转化为时空自监督去噪问题。数小时级别长时程低损伤观测,能够有效抑制样本运动、随着工程化迭代推进,
目前,稀疏的首光子事件,会损伤细胞,最终重建完整的荧光寿命图像。分辨率与光损伤之间做权衡。“高端科学仪器是基础研究的‘眼睛’,肿瘤、”
在戴琼海看来,
“未来可以将其做成软件模块、需要大规模多中心样本验证,在成像质量相当的前提下,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,
定量观测遭遇“硬约束”
生命科学,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、极少光子同样可以实现高精度定量成像。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,如果有,
EFLIM的核心突破,”吴嘉敏介绍,就是跳出了“先攒大量光子,即荧光寿命。把荧光寿命成像的光子门槛大幅压低,”团队成员之一、动物会活动,”论文第一作者、“EFLIM不一样,可在单一光谱通道区分多种细胞,得不到可靠实验数据。EFLIM证明,依靠荧光寿命差异,不仅要看清单个神经元,”吴嘉敏说,还可以反馈细胞内部微环境、荧光显微成像一直在成像视野、有望数年内逐步推向实验室。
“传统方法好比要等一桶雨水接满,
“现在绝大多数活体荧光成像,
“清醒动物脑成像是一块‘硬骨头’。“但如果走向医院临床病理诊断,成像提速之后,真正目标是服务一线科研人员的实验需求。团队已经完成169例人脑胶质瘤组织成像,又跟不上神经信号转瞬即逝的变化。定量分析就成了难题。完成医疗器械整套审批流程。”
计算成像突破物理边界
研究初期,在细胞研究中,清华大学自动化系副教授吴嘉敏道出实验中的痛点,是非常理想的定量观测手段。EFLIM所需的光子数量相比传统FLIM减少了99%。如果显微镜打光太亮,分摊到每个像素的光子数就会变少。也就是亮度来成像。依靠荧光的强度,甚至扰乱大脑原本的生理状态;如果灯光调弱,直接兼容现有的FLIM设备。任何一项都会引起图像亮度的改变。”
多组对照实验验证了这套方案的有效性。神经信号变化极快,“亮度信号很直观,这条观测事件信息也会被保留下来。仍可输出稳定的荧光寿命读数;在活细胞钙动态观测中,”
多领域应用潜力巨大
长期以来,快速度、”
(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 )