Exceeding the limits of 3D fluorescence microscopy using a dual-stage-processing network

显微镜 荧光显微镜 分辨率(逻辑) 吞吐量 荧光 计算机科学 荧光寿命成像显微镜 光学 人工智能 薄层荧光显微镜 材料科学 计算机视觉 物理 电信 无线
作者
Hao Zhang,Yuxuan Zhao,Chunyu Fang,Guo Li,Meng Zhang,Yuhui Zhang,Peng Fei
出处
期刊:Optica [Optica Publishing Group]
卷期号:7 (11): 1627-1627 被引量:21
标识
DOI:10.1364/optica.402046
摘要

Although three-dimensional (3D) fluorescence microscopy is an essential tool for life science research, the fundamentally limited optical throughput, as reflected in the compromise between speed and resolution, so far prevents further movement towards faster, clearer, and higher-throughput applications. We herein report a dual-stage mutual-feedback deep-learning approach that allows gradual reversion of microscopy degradation from high-resolution targets to low-resolution images. Using a single blurred-and-pixelated 3D image as input, our trained network infers a 3D output with notably higher resolution and improved contrast. The performance is better than conventional one-stage network approaches. It pushes the throughput limit of current 3D fluorescence microscopy in three ways: notably reducing the acquisition time for accurate mapping of large organs, breaking the diffraction limit for imaging subcellular events with faster lower-toxicity measurement, and improving temporal resolution for capturing instantaneous biological processes. Combining our network approach with light-sheet fluorescence microscopy, we demonstrate the imaging of vessels and neurons in the mouse brain at single-cell resolution and with a throughput of 6 min for a whole brain. We also image cell organelles beyond the diffraction limit at a 2 Hz volume rate and map neuronal activities of freely moving C. elegans at single-cell resolution and 30 Hz volume rate.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
chengche完成签到,获得积分10
1秒前
爱逛动物园完成签到,获得积分10
3秒前
充电宝应助搞科研的大哲采纳,获得10
3秒前
3秒前
Long_Bai发布了新的文献求助10
3秒前
瓦尔迪完成签到,获得积分10
4秒前
lizhaonian完成签到,获得积分10
4秒前
CCC发布了新的文献求助10
4秒前
唠叨的夏烟完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
6秒前
AW完成签到,获得积分10
7秒前
寸娅茹完成签到 ,获得积分10
10秒前
杨乐完成签到,获得积分10
10秒前
光热效应发布了新的文献求助10
10秒前
搜集达人应助level采纳,获得10
10秒前
11秒前
马吉克发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
niuzai完成签到,获得积分10
12秒前
vegetable完成签到,获得积分10
13秒前
科目三应助称心初之采纳,获得10
14秒前
加油少年发布了新的文献求助10
15秒前
空域发布了新的文献求助10
15秒前
瑾玉完成签到,获得积分10
16秒前
元靖完成签到,获得积分10
16秒前
光热效应完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
活力的香完成签到 ,获得积分10
17秒前
芒果哥发布了新的文献求助30
17秒前
要减肥香水完成签到,获得积分10
17秒前
郭郭完成签到,获得积分10
17秒前
21秒前
21秒前
空域完成签到,获得积分10
22秒前
一人完成签到,获得积分10
22秒前
夹心小僧发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
HZN完成签到,获得积分10
24秒前
高分求助中
Overcoming Stigma and Bias in Obesity Management 800
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Bounds for Statistical Estimation in Semiparametric Models 500
Climate change and sports: Statistics report on climate change and sports 500
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 450
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6474043
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8276949
关于积分的说明 17647516
捐赠科研通 5554561
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2909870
邀请新用户注册赠送积分活动 1886625
关于科研通互助平台的介绍 1739115