UT Southwestern 的研究人員發(fā)明了一種新的顯微鏡方法，可以開辟先進顯微鏡的新途徑。

美國德克薩斯大學 (UT) 西南分校的一組科學家與英國和澳大利亞的同事合作，構建并測試了一種新的光學設備，該設備將常用顯微鏡轉(zhuǎn)換為多角度投影成像系統(tǒng)，為先進顯微鏡開辟了新途徑.

目前，獲取三維 (3D) 圖像信息需要一個數(shù)據(jù)密集型過程，其中將數(shù)百個樣本的二維 (2D) 圖像組合成一個“圖像堆?！?。為了可視化數(shù)據(jù)，然后將圖像堆棧加載到圖形軟件程序中，該程序執(zhí)行計算以在計算機屏幕上從不同的觀察角度形成 2D 投影?！斑@兩個步驟需要大量時間，并且可能需要非常強大且昂貴的計算機來與數(shù)據(jù)交互，”通訊作者 Reto Fiolka 解釋說。

該團隊意識到，該程序可以通過光學方式形成多個角度的投影，使用一個簡單且經(jīng)濟高效的單元，該單元由兩個旋轉(zhuǎn)鏡組成，兩個旋轉(zhuǎn)鏡插入顯微鏡系統(tǒng)的攝像頭前。因此，該系統(tǒng)無需獲取圖像堆棧并使用計算機進行渲染。雖然整個 3D 圖像堆?？赡苄枰獢?shù)百個攝像頭幀，但這種新方法只需要一個攝像頭曝光，因此有望實現(xiàn)難以置信的快速成像。

“因此，我們可以實時完成所有這些工作，沒有任何明顯的延遲……我們相信這項發(fā)明可能代表了通過熒光顯微鏡獲取 3D 信息的新范例，”Fiolka 說。

研究人員最初用兩個普通的光片顯微鏡開發(fā)了顯微鏡系統(tǒng)，需要一個后處理步驟來理解數(shù)據(jù)，這被稱為去偏斜；這實質(zhì)上意味著重新排列單個圖像以消除 3D 圖像堆棧中的一些失真。該團隊旨在以光學方式執(zhí)行這種去偏斜，但意識到當他們使用不正確的量時，投影圖像似乎會旋轉(zhuǎn)。

“我們意識到這可能不僅僅是一種光學校正方法；該系統(tǒng)也適用于其他類型的顯微鏡，”Fiolka 補充道。

“這項研究證實了這個概念更普遍，”共同作者凱文迪恩總結道?！拔覀儸F(xiàn)在已將其應用于各種顯微鏡，包括光片和旋轉(zhuǎn)圓盤共聚焦顯微鏡?！?/p>

該團隊使用新的顯微鏡方法對培養(yǎng)皿中神經(jīng)細胞之間攜帶信號的鈣離子進行成像，并觀察了斑馬魚胚胎的脈管系統(tǒng)。他們還對運動中的癌細胞和跳動的斑馬魚心臟進行了快速成像。

本發(fā)明在Nature Methods 中有所描述。