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.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
虚幻雪冥发布了新的文献求助30
刚刚
zhz完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
Owen应助xuedistance采纳,获得10
5秒前
5秒前
ding应助任性的诗柳采纳,获得10
6秒前
汉堡包应助魈玖采纳,获得10
8秒前
8秒前
yijiang完成签到,获得积分10
10秒前
xiaofan完成签到,获得积分10
10秒前
大佐完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
李丽婷完成签到,获得积分20
11秒前
Marciu33发布了新的文献求助10
12秒前
yijiang发布了新的文献求助10
12秒前
455发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
13秒前
木木发布了新的文献求助10
13秒前
半月悠然完成签到,获得积分10
14秒前
RUI发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
16秒前
传奇3应助明理的依柔采纳,获得10
16秒前
17秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
沐晴发布了新的文献求助50
17秒前
小蘑菇应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
小马甲应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
一叶知秋应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
孙燕应助科研通管家采纳,获得30
18秒前
18秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
18秒前
小马甲应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
李玲玲发布了新的文献求助10
18秒前
andrele发布了新的文献求助10
18秒前
Akim应助和花花采纳,获得10
19秒前
高分求助中
【重要!!请各位用户详细阅读此贴】科研通的精品贴汇总(请勿应助) 10000
Plutonium Handbook 1000
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 640
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 540
Thermal Quadrupoles: Solving the Heat Equation through Integral Transforms 500
SPSS for Windows Step by Step: A Simple Study Guide and Reference, 17.0 Update (10th Edition) 500
Chinese Buddhist Monasteries: Their Plan and Its Function As a Setting for Buddhist Monastic Life 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4116668
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3655161
关于积分的说明 11573999
捐赠科研通 3358411
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1844847
邀请新用户注册赠送积分活动 910438
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 826945