韩国高丽大学Choi Won-shik（基础科学研究所分子光谱与动力学中心副主任）教授带领的研究团队开发了一种光学显微镜技术，可显着减少超高速成像所需的测量次数，并成功重建高分辨率小鼠大脑中薄神经网络结构的 3D 图像。
一般来说，由于强散射和极其复杂的光学像差引起的噪声，生物组织深层的高分辨率成像已被证明具有挑战性。尽管最近许多研究试图解决这些问题，但需要进行广泛的测量才能获得高分辨率图像，而且该过程也非常耗时。因此，这种方法被认为对于 3D 成像是不切实际的，因为 3D 成像涉及到不同深度的成像。

为了确定线性介质（例如生物组织）的光学特性，通过将介质以不同的点或角度暴露在光线下来获得电场测量值。根据系统结构，存储入射光和散射光的相对位置或角度的矩阵称为反射矩阵或透射矩阵，测量此矩阵可提供有关光与介质之间相互作用的最多信息。分子光谱与动力学中心将一种新算法应用于反射矩阵，通过降低散射噪声和校正光学像差获得生物组织的高分辨率图像。测量反射矩阵的过程通常相对耗时，因为必须使用对应于衍射极限的每个入射波来获得多个图像的测量值。这使得该方法对于生物动力学和 3D 成像不太实用。

研究团队开发的显微成像技术显着提高了反射矩阵测量的速度。通过随机模式的稀疏采样代替点或平行光束照明获得反射矩阵，并通过时间反转矩阵校正复杂的光学像差。结果，该团队仅使用传统成像中使用的测量图像数量的 2% 就成功地获得了高分辨率图像。

基于上述，该团队实现了小鼠大脑有髓轴突的超高速可视化。使用漫射器产生随机散斑照明图案，并通过移动每个深度部分的脑组织来检索散射图像。虽然传统的反射矩阵成像方法需要几个小时才能测量整个体积（128×128×125 μm3）的图像，但该团队的技术显着减少了测量图像的数量，相同体积仅需 3.58 秒。此外，所得高分辨率图像的横向分辨率为 0.45μm，轴向分辨率为 2μm。

Yoon Seok-chan 教授和 IBS 研究员 Lee Ho-jun 说：“使用随机图案照明和时间反转矩阵，我们设法获得了高分辨率图像，同时显着减少了测量次数。我们期待在超高速 3D 成像和神经科学研究方面看到更多相关发展。” 该研究的通讯作者 Choi Won-shik 教授说：“我们计划进一步开发反射矩阵成像方法，以拓宽在医疗保健和医学领域的应用范围。”

该团队正准备将显微镜小型化用于现实世界的医疗环境，并将他们的技术应用于疾病的实时早期诊断。

类似内容推荐

• 华威大学研究人员发现了一种将细菌转换为化学生产模式的廉价方法
• 如何用显微镜探索微观世界？
• 新原子力显微镜成像技术可更快更多呈现细胞细节
• 高丽大学研发出可实现超高速高分辨率3D成像的光学显微镜
• 荧光显微镜生物科学中的应用
• 研究人员开发出一种双光子显微镜可用来监测大脑神经元
• 研究人员使用电子显微镜将纳米管变成微型晶体管
• 在FREECAD中开发模块化开源显微镜
• 初学者应该购买哪种显微镜？USB显微镜？手机显微镜？传统显微镜？
• 工程光波有望实现快速采集3D显微镜图像
• IMEC获得ERC资助以开发新型荧光显微镜
• 新型三维X射线显微镜实现对植物细胞高分辨率成像
• 独特的电子显微镜可拍摄运动中的分子
• 达尔文使用过的具有200年历史的显微镜将被拍卖
• 新的显微镜方法可能会导致细胞生物学的进步
• 金相显微镜图像与SEM透射电镜图像有什么区别？
• 金相显微镜定标测量的数据不准，为什么？
• A356铝合金的偏光显微镜实验怎么做？
• 定量金相是什么意思？用什么显微镜做？
• 金相显微镜的用途？做什么研究检验的？