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世上最小最轻的荧光显微镜

2019-11-05 |  来源:来自于网络
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这款显微镜比银行卡还薄,小到可以放在指尖上,分辨率却可达到微米级别。

       现代生物学越来越依赖荧光显微镜,这推动了对更小,更轻和更便宜的显微镜的需求。但是,传统的显微镜架构需要进行基本的权衡取舍:随着镜头变小,它们必须收集更少的光或成像更小的视野。为了打破设备尺寸和性能之间的基本权衡,莱斯大学的研究人员提出了三维(3D)荧光成像的新概念,该传感器用位于传感器上方几百微米的优化振幅掩模和可转换的高效算法代替了透镜将捕获的传感器数据的单个帧转换为高分辨率3D图像。结果就是FlatScope的诞生。

      美国莱斯大学研究人员发明了一款可置于大脑中的扁平显微镜“FlatScope”,重量仅 0.2 公克、大小为传统显微镜的五千分之一。

FlatScope

      FlatScope因为极小可作为内窥镜进行使用,因此具有巨大的医用价值.

      过去,眼睛失明的人仅能透过器官移植手术才有机会重见光明。不过,FlatScope可以让来自外界的图像和声音可绕过眼睛和耳朵,直接传达到大脑,帮助病人恢复视觉和听觉。

      FlatScope 能够监测和刺激神经元,例如,需要让大脑接收到特定图像时,便刺激相对应的神经元。意即,FlatScope 可以将视觉信息转换为数字编码的包裹,直接传到大脑中,让大脑接收到外界图像,但过程却完全不用经过眼睛。

      相较旧技术,能感测和刺激更多神经元、2D 变 3D、范围更深

      另一方面,过去科学家已经开发出让活化神经元发光、以便让科学家观察大脑活动的技术,同样的,FlatScope 也能在大脑表层监测不同神经元对图像的反应。

      虽然像这样用探针读取神经讯号的技术,过去已经被用于治疗帕金森氏症和癫痫,但研究人员指出,目前最先进的探针也仅有 16 个电极,大大限制了人类对大脑活动的研究。相较之下,FlatScope 一次可以监测和刺激成千上万个大脑皮层的神经元,观察规模比以往大上许多。

      除了较过去技术能监测到更多神经元,FlatScope 还可以更深入大脑中,研究我们如何处理感官,甚至进而控制感官输入。此外,FlatScope 观察到的神经元也较过去从平面进步为立体。

      目前FlatScope已经成为了美国国防部DARPA计划之一,且获得了6500万美元的资助,计划打造一个高解析度的神经界面。不过从整个研究进程来说,FlatScope仍处在研究的初期阶段,资料的传输方式还需要升级改善。研究人员称,下一步会在实验鼠身上测试这套系统,如果一切顺利的话预计会在4年内开始进行人体试验。


原文检索:Single-frame 3D fluorescence microscopy with ultraminiature lensless FlatScope

责任编辑:上海显微镜厂    本文来源:来自于网络
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