一種新穎的超快3D成像技術(shù)
高速體積成像是研究動態(tài)生物過程不可或缺的工具。傳統(tǒng)的基于掃描的3D成像技術(shù)，如共聚焦顯微鏡、雙光子顯微鏡和光片顯微鏡，具有很高的空間分辨率。 P:MT*ra*,
然而，它們的數(shù)據(jù)采集速度受到光束掃描需要的限制，在時間分辨率和空間帶寬乘積（SBP）之間存在固有的權(quán)衡問題，空間帶寬乘積是以三維視場（FOV）與空間分辨率之比來衡量的。 57']#j#"hj
通過在傅立葉域記錄光場信息，傅立葉光場顯微鏡（LFM）可在整個恢復(fù)體積內(nèi)實現(xiàn)穩(wěn)定的高空間分辨率。然而，傳統(tǒng) CMOS 相機的同步讀出限制構(gòu)成了一個瓶頸，將現(xiàn)有的單鏡頭三維寬視場技術(shù)限制在全幀分辨率 100 Hz 以下。 hy"\RW
這種限制阻礙了它們在捕捉可能超過千赫茲（kHz）的超快動態(tài)生物過程（如哺乳動物大腦中的電壓信號、血流動態(tài)和肌肉組織收縮）中的應(yīng)用，從而留下了有待彌補的巨大技術(shù)差距。 Od,qbU 4O
發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》（Light：Science & Applications）上的一篇新論文中，波士頓大學(xué)電子與計算機工程系Lei Tian教授領(lǐng)導(dǎo)的團隊及其合作者開發(fā)出了一種新穎的超快單次三維成像技術(shù)——EventLFM，該技術(shù)將事件相機集成到傅立葉低頻成像系統(tǒng)中，以千赫速度促進體積成像。 @O^6&\s>
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EventLFM u^ 8{Z;mm
研究小組展示了 EventLFM 在 1 kHz 時間分辨率下重建快速移動三維物體復(fù)雜動態(tài)的能力。通過受控照明實驗，他們展示了該技術(shù)對脈沖寬度短至 1 毫秒的高頻三維閃爍物體進行成像的能力。 \\B(r
此外，該技術(shù)還能有效捕捉散射組織內(nèi)的快速動態(tài)信號，通過對小鼠大腦切片中的神經(jīng)元活動進行成像，模擬了一系列 DMD 模式，以千赫速率誘導(dǎo)出獨特的時空足跡。 7} 5JDG
該團隊還成功地在三維空間內(nèi)對自由移動的秀麗隱桿線蟲體內(nèi)表達GFP的神經(jīng)元進行了成像和跟蹤，幀頻達到500赫茲。深度學(xué)習(xí)重建網(wǎng)絡(luò)與 EventLFM 的整合大大提高了成像質(zhì)量，增強了三維分辨率。
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