Улучшение осевого разрешения в 3D SIM. a–c, Схематическое изображение лучевого освещения в задней фокальной плоскости объектива (BFP) и плоскости образца для широкопольной микроскопии (однолучевое освещение, a), 3D SIM (трехлучевое освещение, b) и четырехлучевое SIM ( зеркало напротив образца используется для обратного отражения центрального луча, создавая четырехлучевую интерференцию, c). Виды освещения с большим увеличением справа показывают тонкую осевую структуру в четырехлучевой SIM-картинке, отсутствующую в 3D SIM или широкопольной микроскопии. d, осевое поперечное сечение гранул диаметром 100 нм, полученное с помощью широкопольной микроскопии (вверху), 3D SIM (в центре) и четырехлучевого SIM (внизу). e, вид шарика с большим увеличением, выделенный цветными стрелками на d, иллюстрирующий постепенное улучшение осевого разрешения. На вставках показана величина OTF (kИкс/кг плоскости), полученные из изображений. f, профили линий, соответствующие изображениям шариков, показанным на e, взятые вдоль вертикальной зеленой линии на e. g, Количественная оценка бокового (синий) и осевого (оранжевый) FWHM для n = 102, 100 и 99 гранул для широкопольной микроскопии, 3D SIM и четырехлучевого SIM соответственно. См. также дополнительную таблицу 1. Усы: максимум и минимум; центральные линии: медианы; границы рамки: 75-й и 25-й процентили; крестики: означают маркеры. Масштабные линейки, 2 мкм (d) и 500 нм (e); 1/200 нм−1 для вставок преобразования Фурье в еао, произвольные единицы. Кредит: Природная биотехнология (2023). DOI: 10.1038/s41587-022-01651-1
Новые методы улучшения методов визуализации сверхвысокого разрешения дают биологам более четкое и полное представление о внутренней работе живых клеток.
Новая статья в Природная биотехнология из лаборатории Шроффа в исследовательском кампусе Джанелии Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI) подробно описаны два практических способа улучшить осевое (или z) разрешение трехмерной микроскопии со структурированным освещением, метод, позволяющий заглянуть внутрь живого. клетки Первооткрывателем стал бывший лидер группы Janelia Матс Густафссон, умерший в 2011 году.
В 3D-SIM и других методах флуоресцентной микроскопии осевое разрешение изображения часто размыто. Это означает, что исследователи могут четко видеть детали в двух измерениях, в плоскостях x и y, но детали в третьем измерении, в плоскости z, размыты. Предыдущие попытки решить эту проблему было трудно реализовать.
В рамках проекта, возглавляемого Сюэсонгом Ли, постдоком в лаборатории Шроффа, были разработаны два способа практического решения этой проблемы. В одном методе зеркало добавляется к микроскоп для создания дополнительного пучка света, меняющего интерференционная картинаа также обеспечивает более точное и четкое разрешение по оси Z.
Второй метод, использующий глубокое обучениеразмывает четкие оси x и y, чтобы они выглядели как размытая ось z, а затем тренирует нейронная сеть чтобы изменить эти размытые изображения. Затем сеть использует эту информацию, чтобы убрать размытие по оси Z.
Оба метода обеспечивают практичный и эффективный способ улучшить осевое разрешающая способность в 3D-SIM. Это позволяет ученым четко видеть органеллы внутри клеток во всех направлениях и потенциально открывать новые сведения о компонентах внутри клеток.
Новые методы можно использовать для улучшения других микроскопов, и команда работает над применением этих методов к более толстым образцам. Некоторые из тех же концепций могут также быть полезны в методах визуализации, которые они разрабатывают для использования биологами, работающими в новой исследовательской области Джанелии, 4D Cellular Physiology.
Дополнительная информация:
Xuesong Li et al, Трехмерная структурированная световая микроскопия с улучшенным осевым разрешением, Природная биотехнология (2023). DOI: 10.1038/s41587-022-01651-1
Предоставлено
Медицинский институт Говарда Хьюза
Цитата: Новые методы улучшения методов визуализации со сверхвысоким разрешением дают более четкое изображение внутри клеток (26 января 2023 г.), получено 26 января 2023 г. с https://phys.org/news/2023-01-methods-super-resolution-imaging-techniques. -sharper.html
Этот документ защищен авторским правом. За исключением любой честной сделки с целью частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.
