Till vänster:Ritning av en krökt biologisk vävnad. Hexagonerna representerar de fluorescerande konturerna av cellerna organiserade i ett cellark. Vävnaden kan täckas av ett andra epitel som kan ignoreras av bildbehandlingsprocessen. Höger:Från några få förvärv (gröna prickar), mikroskopet uppskattar automatiskt vävnadens yta (rött nät) och kan sedan koncentrera förvärven på denna yta, eller till och med bara på de fluorescerande cellkonturerna tack vare en propagativ förvärvsalgoritm. Kredit:Faris Abouakil et al.
Modern biologi förlitar sig på vår förmåga att observera levande celler med hjälp av mikroskop. De senaste framstegen inom optisk mikroskopi möjliggör cellulär och subcellulär avbildning inom modellorganismer som ättikfluga, zebrafisk och mus.
En av de grundläggande begränsningarna för nuvarande tekniker är toxiciteten i samband med belysning, som äventyrar de studerade biologiska processerna. Än så länge, det fanns inte mycket lösning på detta problem förutom att minska ljusnivån, vilket leder till försämrad bildkvalitet.
I en ny tidning publicerad i Ljusvetenskap och tillämpning , ett team ledd av Drs. Loïc Le Goff och Frédéric Galland, båda Institut Fresnel vid Aix Marseille University, Frankrike, har utvecklat ett nytt smartmikroskop som automatiskt beräknar vart ljuset ska skickas till bilden av strukturerna av intresse i provet på det mest effektiva sättet med hjälp av inlärningsstrategier.
Utgångspunkten för detta projekt var observationen att de flesta biologiska vävnader har en välkarakteriserad arkitektur. Särskilt, de flesta embryon är organiserade som ytor - cellblad - krökta i rymden. Mikroskop anpassar inte sin funktion till denna arkitektur:de skannar en laser fokuserad i hela 3D-utrymmet som innehåller embryot, vilket är mycket ineffektivt både vad gäller hastighet och mängd ljus som bestrålar provet. Mikroskopet som utvecklats vid Fresnel Institute anpassar automatiskt sitt skanningsmönster till morfologin hos krökta biologiska ytor, utan förkunskaper om ytan. På de testade proverna, vårt smarta skanningsmikroskop har minskat bestrålningen upp till 100 gånger jämfört med ett konventionellt konfokalmikroskop.
Denna banbrytande teknik var resultatet av ett nära samarbete mellan datavetare, fysiker och biologer vid Institut Fresnel. Metoden öppnar ett nytt sätt att avbilda beteendet hos mycket sköra föremål som embryon och organoider under långa perioder. Intressant, Tekniken skulle mycket enkelt kunna anpassas till många av de kommersiella mikroskop som finns i avbildningsanläggningarna på biologiska institut.
