據悉,中國科學院院士、海南大學校長駱清銘教授團隊在線照明調制光學層析成像的基礎上發展了高清熒光顯微光學切片斷層成像技術。相關研究成果以《用線照明調制顯微術實現高清成像》為題,在學術期刊《自然·方法》上發表。
光學顯微鏡是在亞微米分辨率開展生物醫學研究的重要工具。生物組織的精細結構復雜多樣,如何在三維空間用光學方法對其進行全面準確觀測是公認的難題。形態復雜的神經元是大腦基本的功能單元,如何獲取其完整結構對現有技術提出了極大的挑戰,通過傳統的光學層析方法難以實現。為此,駱清銘團隊提出了一種高清晰度、高通量的光學層析顯微成像新方法——線照明調制光學層析成像。
據介紹,該方法只需要簡單的多線探測線照明光路,克服了傳統結構光照明成像中存在殘留調制偽影的固有缺陷,也無需多次成像即可獲得所需數據,并具有線掃描對大范圍樣本成像通量高的優點,解決了傳統熒光顯微光學層析成像方法無法同時兼顧高分辨率、高通量和高清晰度的問題。
近年來全腦光學成像為生物醫學研究帶來前所未有的豐富細節的同時,也產生巨大數據量。在前述研究的基礎上,駱清銘團隊進一步發展了高清熒光顯微光學切片斷層成像技術,將全腦光學成像從高分辨率提升到高清晰度的新標準。他們利用該技術對稀疏標記了神經元的小鼠全腦進行三維高清雙色成像,以0.3×0.3×1微米體素分辨率在5天內獲取了12000張冠狀面圖像及其細胞構筑信息,是目前以相近體素分辨率實現全腦光學成像速度最快的技術。此外,該技術實現了小鼠全腦10TB級原始數據集的在線無損壓縮,壓縮率達到3%,可直接寫入U盤或上傳云端,有望極大地減少高分辨率全腦三維數據集在數據存儲和傳輸方面造成的負擔。
駱清銘團隊介紹,相關技術不僅極大地提高了全腦光學成像的數據質量,而且對該領域面臨的大數據難題開辟了全新的解決途徑,在數據存儲、傳輸、處理和分析等方面效率顯著提高,有望在標準化、規模化的腦科學研究中發揮巨大作用。
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