人工智能与硬件创新提升共聚焦显微镜的性能

自人工智能先驱MarvinMinsky于1957年获得共聚焦显微镜原理的专利以来，由于其优于传统宽视野显微镜的对比度，它已成为全球生命科学实验室的主力标准。然而，共聚焦显微镜并不完美。它们通过一次只对一个焦点进行成像来提高分辨率，因此扫描整个精细的生物样本可能需要很长时间，并暴露在可能有毒的光剂量下。

为了将共聚焦成像推向前所未有的性能水平，海洋生物实验室(MBL)的一项合作发明了一种“厨房水槽”共聚焦平台，该平台借鉴了其他高功率成像系统的解决方案，并增加了“深度学习”的统一线索人工智能算法，并成功地将共焦的体积分辨率提高了10倍以上，同时降低了光毒性。他们关于这项技术的报告，称为“多视图共聚焦超分辨率显微镜”，本周在线发表在《自然》杂志上。

“许多实验室都有共聚焦，如果他们可以使用这些人工智能算法获得更高的性能，那么他们就不必投资购买全新的显微镜。对我来说，这是采用的最好和最令人兴奋的理由之一这些人工智能方法，”国家生物医学成像和生物工程研究所的资深作者和MBL研究员HariShroff说。

在其创新中，新的共聚焦平台使用三个物镜，可以对各种大小的样本进行成像，从秀丽隐杆线虫胚胎中的细胞核和神经元到整个成虫。多个标本视图被快速捕获、配准和融合，以产生比单视图共聚焦显微镜分辨率更高的重建。该平台还为三个镜头引入了创新的扫描头，可以轻松地将线扫描照明添加到显微镜底座。

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