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活體高速3D成像 中大助研究光遺傳學

2019-10-25

香港文匯報訊(記者 高鈺)快速的生物成像方法,對生命科學的探索至關重要。中文大學機械與自動化工程學系副教授陳世祈及其團隊,結合壓縮感知演算法與數碼全息顯微鏡,成功開發一種高速雙光子熒光成像法,在1秒內即可完成活體3D成像,速度是傳統點掃描方法的3倍至5倍。新技術可望對神經系統及光遺傳學研究帶來貢獻,促進生物醫學領域發展。

由於神經系統的活動反應非常迅速,一般會10毫秒量級的時間內完成,傳統的顯微鏡難以直接觀察。現時生物學研究廣泛應用的雙光子與熒光互動的顯微鏡技術,能於深約1毫米的活體組織中進行高解析度3D成像,可應用於觀察數以百計的神經元活動及神經分佈情況。

不過,由於熒光訊號十分微弱,成像速度仍受到限制。

針對有關問題,陳世祈團隊開發出基於數字微鏡器件的多焦點鐳射掃描方法,同時通過結合壓縮感知演算法與數碼全息顯微鏡,將雙光子顯微鏡圖像測量和壓縮「同步進行」,進一步提高了成像速度。模擬實驗參數證,新方法對花粉進行3D成像只需要0.55秒,遠較需時2.2秒的傳統掃描法高速。相關成果已於著名期刊《Optics Letters》發表。

成像速度提升可達5倍

陳世祈說,新方法可將成像速度提升3倍至5倍,並保持同等的解析度,相信可以幫助生物與醫學領域,例如光遺傳學有新發現。團隊亦正努力進一步提高重建演算法的速度和圖像質素,並計劃將數字微鏡器件與其他先進的成像技術結合使用,希望可為更深層生物組織成像。

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