טכניקת הדמיה חדשה עשויה להגביר את המחקר בביולוגיה, מדעי המוח: מדענים מקווים שזה יאפשר להם לראות פעולות פנימיות של מערכות

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות


מיקרוסקופים חיפשו זה מכבר למצוא דרך לייצר הדמיה רקמתית עמוקה באיכות גבוהה של נבדקים חיים במועד. עד כה הם נאלצו לבחור בין איכות תמונה או מהירות בכל הנוגע לבדיקת פעולותיהן הפנימיות של מערכות ביולוגיות מורכבות.

מומחים אומרים כי להתפתחות כזו תהיה השפעה חזקה על חוקרים בביולוגיה ובמדעי המוח. כעת פירט דושן נ 'וודוואג', עמית מדע מצטיין בג'ון הרווארד בתחום ההדמיה במרכז FAS לצילום מתקדם, יחד עם צוות מ- MIT, טכניקה חדשה שתאפשר זאת בדו"ח ב התקדמות המדע.

בעיתון, הצוות מציג תהליך חדש המשתמש בדמיה חישובית כדי לקבל תמונות ברזולוציה גבוהה בקצב מהיר פי 100 עד 1,000 מאשר טכנולוגיות חדישות אחרות המשתמשות באלגוריתמים מורכבים ולמידת מכונה. השיטה יכולה להפוך תהליך שלוקח חודשים למספר ימים.

המערכת, המכונה De-scattering with Excitation Patterning (או DEEP), נחשבת כראשונה מסוגה ועשויה להוביל יום אחד להבנות חדשות כיצד דגימות רקמות מסובכות, כמו המוח, מתפקדות מכיוון שהיא יכולה לצלם תמונות שאינן זה לא אפשרי עם מיקרוסקופים אחרים.

"מכיוון שיש לזה פוטנציאל להאיץ [what you can take an image of along with how fast you can do it], מדענים יוכלו לדמיין תהליכים מהירים שלא הצליחו לתפוס בעבר, כמו מה קורה כאשר נוירון יורה או איך האותות מסתובבים במוח, "אמר וודאג'ה." כמו כן, מכיוון שהוא מהיר יותר מבחינה טכנית, אתה יכול תמונה של נפח שטח גדול יותר בו זמנית, ולא רק שדה ראייה קטן כפי שהיית עושה עם מערכת הדמיה איטית יותר. זה כמו להיות מסוגל להסתכל על תמונה גדולה בהרבה, וזה חשוב מאוד עבור מדעני המוח וביולוגים אחרים לקבל נתונים סטטיסטיים טובים יותר, כמו גם לראות מה קורה סביב האזור שמצולם. "

המערכת פועלת כמו הרבה טכניקות הדמיה אחרות של בעלי חיים. אור לייזר כמעט אינפרא אדום משמש לחדור עמוק דרך רקמה ביולוגית המפזרת את האור. האור הזה מלהיב את מולקולות הפלואורסצנטיות שהחוקרים רוצים לדמיין ופולטות אותות שהמיקרוסקופ לוכד כדי ליצור תמונה.

היו שתי דרכים עיקריות לצילום מסוג זה. מיקרוסקופ מולטיפוטון סריקת נקודה יכול לחדור עמוק לדגימה ולתפוס תמונות באיכות גבוהה. החיסרון הוא שהתהליך איטי ביותר מכיוון שהתמונה נוצרת נקודה אחת בכל פעם. אם החוקר מעוניין לצלם תמונה בגודל סנטימטר, למשל, זה יכול לקחת חודשים. זה גם מגביל מחקרים על דינמיקה ביולוגית מהירה, כמו ירי נוירונים. השיטה השנייה היא מיקרוסקופית מיקוד זמני, שיחה מהירה בהרבה ויכולה לצלם תמונות בקנה מידה רחב יותר אך אינה מסוגלת לצלם תמונות ברזולוציה גבוהה בשום דבר עמוק יותר ממיליוני מטרים בודדים. האור הפלואורסצנטי מתפזר יותר מדי וגורם להתמוטטות התמונה כאשר המצלמה מזהה אותה.

עמוק, לעומת זאת, מאפשר חדירת רקמות מהירה בקנה מידה רחב ומייצר תמונות ברזולוציה גבוהה. המערכת מקרינה אור רחב אל הנושא כמו בשיטת המיקרוסקופיה הזמנית, אך אור הלייזר נמצא בתבנית ספציפית. אלגוריתם ההדמיה החישובית שמכיר את התבנית ההתחלתית לוקח את המידע שנאסף כדי להפוך את התהליך כשהוא מתפזר ואז בונה אותו מחדש, משרטט את התמונה. זה בולט במיוחד מכיוון שהוא לוקח את הבנייה מחדש של תכונות מבניות ממיליוני מדידות לעשרות ומאות. DEEP יכול לדמיין מאות מיקרון עמוק דרך פיזור רקמות בהשוואה לטכניקות סריקת נקודות.

DEEP היא עדיין שנות פיתוח מוקדמות אך יוצאת משלב ההוכחה שלה.

"הראינו שאנחנו יכולים לדמיין כ -300 מיקרון למוחם של עכברים חיים", אמר וודוואג. "אבל מכיוון שזו רק ההפגנה הראשונה, כמעט לכל ההיבטים של הטכניקה יש מקום לשיפור."

מקור הסיפור:

חומרים המסופק על ידי אוניברסיטת הרוורד. מקורי שנכתב על ידי חואן סיליזאר. הערה: ניתן לערוך תוכן לפי סגנון ואורך.

.



קישור לכתבת המקור – 2021-07-07 21:06:42

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר