高清晰度、高通量的方法—線照明調(diào)制光學(xué)層析成像

據(jù)悉，中國(guó)科學(xué)院院士、海南大學(xué)校長(zhǎng)駱清銘教授團(tuán)隊(duì)在線照明調(diào)制光學(xué)層析成像的基礎(chǔ)上發(fā)展了高清熒光顯微光學(xué)切片斷層成像技術(shù)。相關(guān)研究成果以《用線照明調(diào)制顯微術(shù)實(shí)現(xiàn)高清成像》為題，在學(xué)術(shù)期刊《自然·方法》上發(fā)表。

光學(xué)顯微鏡是在亞微米分辨率開展生物醫(yī)學(xué)研究的重要工具。生物組織的精細(xì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，如何在三維空間用光學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行全面準(zhǔn)確觀測(cè)是公認(rèn)的難題。形態(tài)復(fù)雜的神經(jīng)元是大腦基本的功能單元，如何獲取其完整結(jié)構(gòu)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)提出了極大的挑戰(zhàn)，通過傳統(tǒng)的光學(xué)層析方法難以實(shí)現(xiàn)。為此，駱清銘團(tuán)隊(duì)提出了一種高清晰度、高通量的光學(xué)層析顯微成像新方法——線照明調(diào)制光學(xué)層析成像。

據(jù)介紹，該方法只需要簡(jiǎn)單的多線探測(cè)線照明光路，克服了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)光照明成像中存在殘留調(diào)制偽影的固有缺陷，也無需多次成像即可獲得所需數(shù)據(jù)，并具有線掃描對(duì)大范圍樣本成像通量高的優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)熒光顯微光學(xué)層析成像方法無法同時(shí)兼顧高分辨率、高通量和高清晰度的問題。

近年來全腦光學(xué)成像為生物醫(yī)學(xué)研究帶來前所未有的豐富細(xì)節(jié)的同時(shí)，也產(chǎn)生巨大數(shù)據(jù)量。在前述研究的基礎(chǔ)上，駱清銘團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)展了高清熒光顯微光學(xué)切片斷層成像技術(shù)，將全腦光學(xué)成像從高分辨率提升到高清晰度的新標(biāo)準(zhǔn)。他們利用該技術(shù)對(duì)稀疏標(biāo)記了神經(jīng)元的小鼠全腦進(jìn)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(nèi)獲取了12000張冠狀面圖像及其細(xì)胞構(gòu)筑信息，是目前以相近體素分辨率實(shí)現(xiàn)全腦光學(xué)成像速度最快的技術(shù)。此外，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了小鼠全腦10TB級(jí)原始數(shù)據(jù)集的在線無損壓縮，壓縮率達(dá)到3%，可直接寫入U(xiǎn)盤或上傳云端，有望極大地減少高分辨率全腦三維數(shù)據(jù)集在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸方面造成的負(fù)擔(dān)。

駱清銘團(tuán)隊(duì)介紹，相關(guān)技術(shù)不僅極大地提高了全腦光學(xué)成像的數(shù)據(jù)質(zhì)量，而且對(duì)該領(lǐng)域面臨的大數(shù)據(jù)難題開辟了全新的解決途徑，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸、處理和分析等方面效率顯著提高，有望在標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化的腦科學(xué)研究中發(fā)揮巨大作用。

責(zé)任編輯：lq6