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                戴瓊海院士基金△委重大儀器團隊發文報道計算攝像顯微新進展

                近日清華大學自動化可笑系戴瓊海院士領銜的國家自然基金委重大儀器研制團隊在多維多尺度高分辨率計算攝像顯微儀器研制和生命科學觀測領域取得重要成果,以“視頻幀率下厘米尺度微米分辨率的生物動再加上鄭云峰和態成像”(Video-rate imaging of biological dynamics at centimetre-scale and micrometre-resolution)為題,於2019年7月8日他們沒有這個機會在線發表於《自然·光子學》(Nature Photonics)上。

                 

                圖1. 曲面排列的大規模高密度相機陣←列實現億級像素的動態視頻觀測,探索哺乳動物全腦神經活№動。

                 

                顯你說我是廢物微儀器是生命科學和醫學研究中不可或缺、無法替代的重要工▲具。具有高時空分辨率的♀大尺度生物活動顯微成像這件寶甲同樣是上古之物對於系統生物學研究是不可『或缺的。然而,傳統顯微儀器長期受制於視場與分辨率此消彼長的固有矛盾和數據通量瓶頸難題,無法兼顧寬視場和高時空分〓辨率,制約了生命科學基礎研究和←臨床醫學研速度很快究的發展。

                在這項研⊙究工作中,團隊將光學、微電子、計算機〒視覺以及信號處理等學科交叉,提出@ 了多尺度曲面中繼協同顯微成像新架構:通過物方平場像方曲場的物鏡將樣本放大到曲面中◆繼像,像感器陣列分區但卻是由鮮血凝聚而成域同步並行拍攝中繼像近似平場的小區域,經計算重建為無縫的寬視場高分辨率動態▲圖像序列。基▃於此架構,研制了“實時玉佩竟然也自動飄了出來超寬場高分辨率成像顯微鏡”(Real-time, Ultra-large-Scale, imaging at High-resolution marcoscope,RUSH),兼具1厘米×1.2厘米超寬視場々、全視場均可卻并沒有強大一的1.2微米高分辨率、30幀每秒高幀率,數據通量高達51億像︼素每秒。

                 

                圖2. (a)RUSH成像示意圖及采集重建過程;(b)RUSH視場10毫米×12毫米,可覆蓋∩整個小鼠全腦;(c)全視場不同區域分辨率分◢布圖,平均分辨率為1.30±0.08微米,反卷積後ζ達1.2微米

                 

                這項工作通過清醒小鼠在體全腦皮層成像等生→命科學實驗,對以寬場重均一劍高分辨動態成像為基礎的腦動Ψ態網絡結構、神經血管耦合機有點不敢相信制、癲癇病理進行了陡然光芒大亮探索。這項工作為生命科學和醫∑學研究亟需的顯微儀器研制提供了新思路。該研究工作得到國家自然◣科學基金重大儀↓器專項、北京市科委等項目資助。

                 

                圖3. 小鼠∞全腦皮層神經活動動態成像結果

                 

                論文共同第一作者為清華大學自動化◆系範靜濤副研究員、索津莉副教授、2014級博士生吳※嘉敏、謝浩助理研究員,清華大學為論文第一單位。論文共同通訊作者為清華大學自獎勵動化系戴瓊海院士而且、精儀系孔令傑副教授和浙江大學★現代光學國家重點實驗室鄭臻榮教授。


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