像&荧光成像Phasics提供一种新的定量相位成像技术,不需要标记的情况下可以观察到活细胞,并且准确的对细胞迁移,生长过程做统计分析。这种即插即用的相机依赖于一种横向剪切干涉的专利技术,它可以直接测量穿过细胞的光束相位。这种技术的优势在于极大的增强了观察细胞是的对比度。而且Phasics的技术通过直接测量穿过标本光束的相位,能够提供关于标本的大量信息。相较于荧光成像,Phasics技术不需要任何标记,因此对于生物标本没有任何损坏。除此之外因为测量的是生物内在的特性,而不是标记染色,因此Phasics的信息更加可靠。最后,Phasics提供一个细胞更加完整的视图:即使没有染色,所有结构也 ...
校正方法(如荧光标记)的组合。以高准确度(~1nm)执行的实时三维聚焦锁定将来自单个荧光事件的光子收集最大化,并且与没有主动稳定的标准方法相比,定位精度提高了>10 倍。不准确或缓慢的主动校正会导致漂移,降低定位精度并显著降低原位分辨率(即使在过滤或分组等分析后处理之后也是如此)。通过结合光学捕获和优化单个发射器的x/y位置和宽度 (z),已将具有纳米精度的实时聚焦锁定应用于体外样品。与细胞成像兼容的最新发展依赖于基准点(fiducial)的随机沉积(deposition)或明场图像中样品本身的透射轮廓。然而,当在距离盖玻片>5µm的深度进行成像时,这些方法在商用轴向聚焦锁定(通常 ...
复用通过背景荧光的积累降低了信噪比(SNR),并加剧了大脑发热。虽然随机存取多光子显微镜允许在三个维度上快速光学访问神经元目标,但该方法在记录行为动物(behaving animals)时受到运动伪影的挑战。随机存取多光子(random-access multiphoton, RAMP)显微镜以不连续的三维栅格扫描中的一系列不相交的感兴趣点 (POI) 为目标,从而截断空间采样以在时域中加速采样。三维RAMP显微镜已使用声光偏转器(acousto-optic deflector, AOD) 实现,它通过扫描光束的倾斜和离焦相位调制来控制激发焦点的三维位置。然而,RAMP记录仅限于体外操作和麻醉 ...
、双光子激发荧光(two-photon excited fluorescence,TPEF)的多模非线性显微镜,可以实现离体生物样本的分子组成和形态信息的高灵敏和高特异性无创无标记检测(区分恶性组织和良性0组织)。当前不足:完成多模非线性显微镜有以下挑战:(1) 光纤耦合的高功率超快激光源(具有风冷、坚固、紧凑、便携特性);(2) 在长距离上的使用光纤进行超短脉冲激光传输和信号采集,要求具有低损耗;(3) 置于内窥镜头端部成像用的超紧凑、快速、精确的扫描仪;(4) 高性能小型化高数值孔径的内窥显微物镜,在双波段进行校正(因为相干拉曼成像使用两个光谱不一样的激光束)。文章创新点:基于此,GRIN ...
到光子计数的荧光指示剂在体成像(电压和钙),其散粒噪声在像素级测量中占主导地位。同样地,电子电路中存在的热噪声和散粒噪声会影响fMRI中体内电生理记录和血氧水平依赖性(BOLD)反应中动作电位的检测,从而影响真实生物信号的测量。手动设计滤波器去噪使用场景有限。当时空上接近的数据点有相同的潜在信号,但是被噪声独立影响时,中值或高斯滤波(在时域或傅里叶域)可以用于增强单次试验动态,代价是空间和/或时间分辨率。尽管滤波的方法被广泛使用,当数据之间的关系横跨多个维度(如时间和空间)或者本质上是非线性的时候,手动设计最优的去噪滤波器将会非常困难。基于学习的方法需要ground truth或者不适合神经元 ...
a,将线粒体荧光图像的 3D 或 2D 时间堆栈作为输入。b,原始 (OG) 堆栈(左),显示了白色十字准线的正交 z 投影。该堆栈通过漫反射背景 (DB) 减法算法运行,以消除相邻线粒体之间的噪声。显示了具有高 DB (i) 的核周区域和具有低 DB (ii) 的层周区域的示例。c,参数探索方案通过高斯滤波器标准差和绝对阈值的组合进行迭代,并分析所得时间堆栈的连接组件在整个堆栈中的数量和大小的可变性。这会在最佳参数下产生特定的最小值(白点)。d,最优高斯滤波器(右)以及强度和面积阈值应用于堆栈以产生二值掩膜(左)。e,二进制掩膜与原始堆栈相乘以产生用于跟踪的最终堆栈。比例尺,全图 ...
可以减少离焦荧光,从而产生更锐利的三维图像。另外,还可以将分布式点扩散函数(PSF)有意设计到成像系统中,从而获得如单帧高光谱成像、单帧三维成像这样的能力。在这种情况里,采用多路复用的光学器件通过将物空间中的每一点映射到成像传感器上的分布式模式以将二维和三维信息编码,然后利用解卷积算法从模糊或编码的测量来重建编码的清晰图像或体积。现有的解卷积算法应用场景有限。现今已有多种解卷积算法。经典的有Wiener滤波(属于closed-form方法)、Richardson-Lucy和快速迭代收敛阈值算法(属于迭代优化方法)等。但是现有的解卷积方法往往需要精心挑选的先验信息(如total variatio ...
。基因编码的荧光指示剂和光学成像使对活体动物神经元结构和功能的选择性标记和观察成为可能,这改变了神经回路的研究。此类技术需要将光聚焦到脑组织内。由于折射率不均匀引起的随机光散射,单细胞分辨率的功能成像探测深度通常在1 毫米的量级。即使对于厘米级的小鼠大脑,这种穿透深度也将大脑区域的光学成像限制在了浅表层,因此除非采用侵入式手段,否则大部分大脑仍然无法进行高分辨率光学成像。尽管功能磁共振成像和基于超声的方法等宏观和介观成像模式可以对深层大脑结构进行成像,但它们缺乏对理解神经回路至关重要的单细胞分辨率和灵敏度。因此,目前选择在脑部插入微型光学探头的方式实现细胞级分辨率深层脑成像。目前已经开发了几种 ...
法是测量含有荧光染料的样品的TPEF。更容易的是使用 GaAsP 光电二极管,它在600 至 1360 nm 具有双光子光谱响应。该带宽足以覆盖钛蓝宝石激光器的可调谐范围和用于多光子显微镜的许多其它激光器的典型中心频率。此外,GaAsP 光电二极管价格低廉,并且不易受到荧光染料典型的光漂白或光损伤问题的影响。图 15 是三个不同自相关的示例。除了激光的相干长度外,一阶相关性没有揭示任何有关脉冲宽度的信息。使用非线性、强度相关信号的高阶自相关可以提供有关脉冲中色散量和色散类型的信息。对于二阶干涉自相关,包络函数的峰值与非零基线的比率为 8:1,而对于三阶自相关,该比率为 32:1。图 16 所示 ...
收焦平面外的荧光信号)。由此组成的新的显微镜成为一个投影成像系统,可以将多个不同的投影视角信息积分记录。具体实现是将不同的切片(对应不同的z轴位置)以不同的视角投影在相机上,所有视角在一个相机帧内记录完。即一个相机帧记录所有Z轴信息。数据量大大减少,成像速度提升百倍以上。通过同时多角度成像的方法还可以实现实时三维成像和粒子定位。原理解析:(1)作者所提模块的工作原理类似于计算机视觉领域的错切变形变换(shear-warp transform)。图1a描述在同一个体积空间有多个不同形状的物体,顶部表示体积空间的错切变换,中间表示体积空间的旋转变换,底部表示体积空间投影图。当投影方向一致时,错切变 ...
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