يسعى الفحص المجهري الفلوري لجمع البيانات حول أحداث بيولوجية محددة. ومع ذلك ، فإن المحتوى الخاص بالحدث الذي يمكن جمعه من عينة محدود ، خاصة للعمليات النادرة أو العشوائية. ويرجع ذلك جزئيًا إلى التبييض الضوئي والسمية الضوئية ، والتي تقيد سرعة التصوير ومدته.
EPFL لقد وجد علماء الفيزياء الحيوية بالفعل طريقة لأتمتة التحكم بالمجهر لتصوير الأحداث البيولوجية بالتفصيل مع الحد من الضغط على العينة. لقد طوروا برنامج تحكم يعمل على تحسين كيفية قيام مجاهر الفلورة بجمع البيانات عن العينات الحية.
في إطار الاستحواذ الذي يحركه الحدث ، يؤدي التعرف المستند إلى الشبكة العصبية على أحداث بيولوجية محددة إلى التحكم في الوقت الفعلي في مجهر إضاءة منظم فوري. تعمل تقنيتهم على انقسام الخلايا البكتيرية وانقسام الميتوكوندريا.
قالت الباحثة الرئيسية سوليانا مانلي من مختبر EPFL للفيزياء الحيوية التجريبية ، "المجهر الذكي يشبه نوعًا ما السيارة ذاتية القيادة. يحتاج إلى معالجة أنواع معينة من المعلومات ، وأنماط خفية يستجيب لها بعد ذلك عن طريق تغيير سلوكه. باستخدام ملف الشبكة العصبية، يمكننا اكتشاف المزيد من الأحداث الدقيقة واستخدامها لإحداث تغييرات في سرعة الاكتساب ".
لا يمكن التنبؤ بتقسيم الميتوكوندريا لأنه يحدث بشكل غير متكرر ويمكن أن يحدث في أي مكان تقريبًا داخل شبكة الميتوكوندريا في أي لحظة. لهذا السبب توصل العلماء لأول مرة إلى كيفية اكتشاف انقسام الميتوكوندريا عن طريق تدريب الشبكة العصبية على البحث عن قيود الميتوكوندريا ، وهو تغيير في شكل الميتوكوندريا مما يؤدي إلى الانقسام ، جنبًا إلى جنب مع ملاحظات البروتين المعروف أنه يتم إثرائه في مواقع الانقسام.
• مجهر يتحول إلى التصوير عالي السرعة للحصول على صور مفصلة لأحداث الانقسام عندما تكون كل من القيود ومستويات البروتين عالية. ينتقل المجهر بعد ذلك إلى التصوير منخفض السرعة عندما يكون الانقباض ومستويات البروتين منخفضة لحماية العينة من الكثير من الضوء.
باستخدام هذا المجهر الفلوري الذكي ، أظهر العلماء أنه يمكنهم مراقبة العينة لفترة أطول مقارنةً بالتصوير السريع القياسي. على الرغم من أن العينة كانت تحت ضغط أكثر من التصوير البطيء ، كما هو معتاد ، لا يزال بإمكانهم جمع المزيد من المعلومات الثاقبة.
مانلي شرح, تتضمن إمكانات الفحص المجهري الذكي قياس ما قد تفوت عليه عمليات الاستحواذ القياسية. نحن نلتقط المزيد من الأحداث ، ونقيس القيود الأصغر ، ويمكننا متابعة كل قسم بمزيد من التفصيل ".
يقوم العلماء بإتاحة إطار عمل التحكم كمكوِّن إضافي مفتوح المصدر لبرنامج Micro-Manager المجهر المفتوح ، بهدف السماح للعلماء الآخرين بالتكامل الذكاء الاصطناعي في المجاهر الخاصة بهم.
المرجع مجلة:
- ماهيسيك ، دي ، ستيب ، دبليو إل ، تشانغ ، سي وآخرون. الاستحواذ المدفوع بالأحداث من أجل الفحص المجهري المخصب بالمحتوى. طرق نات (2022). معرف الهوية الرقمي: 10.1038 / s41592-022-01589-X
