Resolución axial mejorada en 3D SIM. a–c, Representaciones esquemáticas de la iluminación del haz en el plano focal posterior del objetivo (BFP) y planos de muestra para microscopía de campo amplio (iluminación de un solo haz, a), SIM tridimensional (iluminación de tres haces, b) y cuatro haz SIM (un espejo que se usa contra la muestra para invertir el haz central, lo que da como resultado una interferencia de cuatro haces, c). Las vistas con iluminación de gran aumento a la derecha muestran una estructura axonal fina en el patrón SIM de cuatro haces, ausente en SIM 3D o microscopía de campo amplio. d, Vistas transversales axiales de una perla de 100 nm, como se muestra en microscopía de campo amplio (arriba), un SIM 3D (centro) y un SIM de 4 haces (abajo). e, Vistas de mayor aumento de las perlas resaltadas con puntas de flecha de colores en d, que ilustran la mejora gradual en la resolución axial. Los recuadros muestran el tamaño de los OTF (kX/Kz avión) derivados de las imágenes. f, perfiles de línea correspondientes a las imágenes de cuentas que se muestran en e, tomadas a lo largo de la línea verde vertical en e. g, Cuantificación de FWHM lateral (azul) y axial (naranja) de n = 102, 100 y 99 perlas para microscopía de campo amplio, SIM 3D y SIM de 4 haces, respectivamente. Consulte también la Tabla complementaria 1. Bigotes: máximo y mínimo; líneas medias: medianas; Bordes de la caja: percentiles 75 y 25; Símbolos cruzados: signos medios. Barras de escala, 2 µm (d) y 500 nm (e); 1/200 nanómetro-1 Para las entradas de la transformada de Fourier en unidades eau, arbitraria. crédito: Naturaleza Biotecnología (2023). DOI: 10.1038/s41587-022-01651-1
Los nuevos enfoques para mejorar las técnicas de imágenes de súper resolución están brindando a los biólogos una visión más clara y completa del funcionamiento interno de las células vivas.
papel nuevo en Naturaleza Biotecnología Del laboratorio de Shroff en el Instituto Médico Howard Hughes (HHMI), el Campus de Investigación Janelia detalla dos métodos prácticos para mejorar la resolución axial (o z) de la microscopía de iluminación 3D, una tecnología para ver la vida interior. células Fue iniciado por Mats Gustafsson, el ex líder del Grupo Janelia, quien murió en 2011.
En 3D-SIM y otras técnicas de microscopía de fluorescencia, la resolución axial de la imagen a menudo no es clara. Esto significa que los investigadores pueden ver claramente los detalles en dos dimensiones, en los planos x e y, pero los detalles en la tercera dimensión, en el plano z, son borrosos. Los intentos anteriores para resolver este problema han sido difíciles de implementar.
Un proyecto dirigido por Xuesong Li, investigador postdoctoral en Shroff Lab, desarrolló dos formas de abordar el problema de manera práctica. De una manera, se agrega un espejo a microscopio Para crear un haz de luz adicional, cambie Estilo de intervenciónlo que permite una resolución más precisa a lo largo del eje z.
El segundo método que usas Aprendizaje profundodesenfoca los ejes x e y nítidos para que parezcan el eje z difuso y luego entrena un red neuronal Para revertir estas imágenes descoloridas. Luego, la red usa esta información para quitar el oscurecimiento del eje z.
Ambos métodos proporcionan una forma práctica y eficaz de mejorar el eje. Precisión en 3D-SIM. Esto permite a los científicos ver con nitidez los orgánulos intracelulares en todas las direcciones y potencialmente revelar nuevos conocimientos sobre los componentes intracelulares.
Los nuevos métodos podrían usarse para mejorar otros microscopios, y el equipo está trabajando para aplicar los métodos a muestras más gruesas. Algunos de los mismos conceptos también pueden ser útiles en las tecnologías de imágenes que están desarrollando para que los utilicen los biólogos que trabajan en la nueva área de investigación de Janelia, Fisiología Celular 4D.
más información:
Xuesong Li et al, microscopio de iluminación estructurada 3D con resolución axial mejorada, Naturaleza Biotecnología (2023). DOI: 10.1038/s41587-022-01651-1
Introducción de
Instituto Médico Howard Hughes
La frase: Nuevos métodos para mejorar las técnicas de imágenes de superresolución dan una visión más clara del interior de las células (26 de enero de 2023) Obtenido el 26 de enero de 2023 de https://phys.org/news/2023-01-methods-super-solution-imaging-techniques – más nítido.html
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