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據當地媒體日前報道，以色列理工大學(xué)成功開(kāi)發(fā)出一種新型顯微鏡，能以超高分辨率展現活細胞的三維圖像，有望為生物學(xué)研究帶來(lái)革命性變化。

通常，生物學(xué)家利用顯微鏡呈現的細胞二維圖像觀(guān)察其內部情況，而細胞本身是三維結構，因此二維圖像無(wú)疑會(huì )丟失部分信息。

迄今為止，人們通過(guò)對研究樣本逐層掃描，然后用計算機合成三維圖形的方法來(lái)了解物體結構。但逐層掃描過(guò)程要求被掃描對象必須在整個(gè)過(guò)程保持靜止，該局限性表明它不可能用于觀(guān)察活細胞。而標準光學(xué)顯微鏡由于存在透鏡衍射極限，也具有局限性。

以色列理工大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)的超分辨率三維成像系統名為DeepSTORM3D，它不僅能夠以10倍于標準光學(xué)顯微鏡的分辨率繪圖，而且還能繪制研究對象的動(dòng)態(tài)三維圖像。

DeepSTORM3D系統開(kāi)發(fā)負責人約阿夫·肖特曼副教授說(shuō)，通過(guò)波陣面成形的方法可以從二位圖像中獲取深度信息，該方法對相機獲得圖像中的每個(gè)分子的深度進(jìn)行編碼。然而，其存在的問(wèn)題是，如果附近有多個(gè)分子，它們的圖像會(huì )在相機成像中重疊，這將大大降低空間和時(shí)間分辨率，以至于有時(shí)無(wú)法對某些研究對象獲得有用的圖像。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員將目光轉向深度學(xué)習領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)一種能夠產(chǎn)生自行解決方案的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )。將大量虛擬樣本輸入網(wǎng)絡(luò )對系統進(jìn)行培訓后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )知道如何從現實(shí)的顯微鏡數據中產(chǎn)生超高分辨率的三維圖像。

研究人員使用該系統能夠繪制細胞的能量產(chǎn)生者——線(xiàn)粒體的三維圖像，并為活細胞中熒光標記端粒成像。肖特曼表示，這項以超高分辨率繪制活細胞中生物學(xué)過(guò)程的新技術(shù)，將幫助人們擴展生物學(xué)研究的深度。