【活动预告】多模态结构光超分辨显微镜技术开发与应用--云发育论坛2021年第十讲 8月4日

成像技术一直是推动生物医学领域发展的重要驱动力。在众多成像技术中，光学显微镜是唯一能够在活体条件下对任意蛋白分子进行连续追踪的技术方法。近年来，以超分辨显微镜为代表的技术进步，开启了在更高时空精度研究生命活动的大门。但需要注意的是，在对活体生物样品进行连续成像时，许多超分辨成像技术依然面临严重的局限和挑战。这是因为得到超分辨图像往往需要较高的激发光功率和较长的图像采集时间。这些因素都会造成超分辨活细胞成像性能的显著下降。本报告将介绍李栋课题组针对上述问题开展的高时空分辨成像技术研制工作。在显微镜硬件方面：开发了多模态结构光超分辨显微镜，以及晶格光片超分辨显微镜系统，集成了TIRF-SIM、GI-SIM、Nonlinear-SIM、3D-SIM等在内的多种成像模式，实现了在活细胞条件下对多种生物过程进行高速、多色、长时程超分辨成像；在超分辨图像重建软件方面：提出了傅立叶域注意力机制的特征图提取方法，以此开发了傅立叶域注意力卷积神经网络，能够在较低信噪比成像条件下获得与传统超分辨显微镜技术媲美的成像效果，从而显著扩展了传统超分辨显微镜的适用范围。这些显微成像技术为观测细胞内精细生物结构的动态演变过程提供了切实可用的解决方案，受到了国内外生物学家的欢迎。相关合作研究在超高时空精度下揭示了细胞器间相互作用的新行为，以及基于此开发了新的生物力成像方法，等等。