A fluoreszcens mikroszkóppal arra törekednek, hogy adatokat gyűjtsenek bizonyos biológiai eseményekről. A mintából gyűjthető esemény-specifikus tartalom azonban korlátozott, különösen a ritka vagy sztochasztikus folyamatok esetében. Ez részben a fényfehérítésnek és a fototoxicitásnak köszönhető, amelyek korlátozzák a képalkotás sebességét és időtartamát.
EPFL A biofizikusok valóban megtalálták a módját, hogy automatizálják a mikroszkópos vezérlést a biológiai események részletes leképezéséhez, miközben korlátozzák a mintára nehezedő stresszt. Olyan vezérlőszoftvert fejlesztettek ki, amely optimalizálja, hogy a fluoreszcens mikroszkópok hogyan gyűjtsenek adatokat élő mintákról.
Eseményvezérelt adatgyűjtési keretükben a konkrét biológiai események neurális hálózat alapú felismerése valós idejű vezérlést vált ki egy azonnali strukturált megvilágítású mikroszkópban. Technikájuk a bakteriális sejtosztódásra és a mitokondriális osztódásra működik.
Suliana Manley, az EPFL Kísérleti Biofizikai Laboratóriumának vezető kutatója elmondta: „Az intelligens mikroszkóp olyan, mint egy önvezető autó. Fel kell dolgoznia bizonyos típusú információkat, finom mintákat, amelyekre aztán viselkedésének megváltoztatásával reagál. Használatával a neurális hálózat, sokkal finomabb eseményeket tudunk észlelni, és felhasználhatjuk őket az adatgyűjtési sebesség változására.”
A mitokondriális osztódás megjósolhatatlan, mivel ritkán fordul elő, és a mitokondriális hálózaton belül szinte bárhol bármikor megtörténhet. Ezért a tudósok először úgy oldották meg a mitokondriális osztódás észlelését, hogy az ideghálózatot arra tanítják, hogy figyeljen a mitokondriális szűkületekre, a mitokondrium ami osztódáshoz vezet, kombinálva egy olyan fehérje megfigyelésével, amelyről ismert, hogy az osztódás helyein feldúsult.
A mikroszkóp nagy sebességű képalkotáshoz fordul, hogy részletes képeket készítsen az osztódási eseményekről, amikor a szűkületek és a fehérjeszintek egyaránt magasak. A mikroszkóp ezt követően kis sebességű képalkotásra vált, amikor a szűkület és a fehérjeszint alacsony, hogy megvédje a mintát a túl sok fénytől.
Ezzel az intelligens fluoreszcens mikroszkóppal a tudósok kimutatták, hogy a szokásos gyors képalkotáshoz képest hosszabb ideig képesek megfigyelni a mintát. Annak ellenére, hogy a minta a szokásos módon nagyobb igénybevételnek volt kitéve, mint a lassú képalkotás, mégis több éleslátó információt tudtak gyűjteni.
Manley magyarázható, „Az intelligens mikroszkópiában rejlő lehetőségek közé tartozik annak mérése, hogy mi hiányozna a szabványos beszerzésekből. Több eseményt rögzítünk, kisebb szűkítéseket mérünk, és részletesebben követjük az egyes felosztásokat.”
A tudósok a vezérlő keretrendszert nyílt forráskódú beépülő modulként teszik elérhetővé a Micro-Manager nyílt mikroszkóp szoftverhez, azzal a céllal, hogy lehetővé tegyék más tudósok számára az integrációt. mesterséges intelligencia a mikroszkópjukba.
Journal Reference:
- Mahecic, D., Stepp, W. L., Zhang, C. és munkatársai. Eseményvezérelt adatgyűjtés a tartalommal dúsított mikroszkópiához. Nat Methods (2022). DOI: 10.1038 / s41592-022-01589-X
