กล้องจุลทรรศน์เรืองแสงถูกค้นหาเพื่อรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับเหตุการณ์ทางชีววิทยาที่เฉพาะเจาะจง อย่างไรก็ตาม เนื้อหาเฉพาะเหตุการณ์ที่สามารถรวบรวมจากตัวอย่างนั้นมีจำกัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับกระบวนการที่หายากหรือสุ่ม ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากการฟอกสีด้วยแสงและความเป็นพิษต่อแสง ซึ่งจำกัดความเร็วและระยะเวลาในการถ่ายภาพ
EPFL นักชีวฟิสิกส์ได้ค้นพบวิธีการควบคุมกล้องจุลทรรศน์โดยอัตโนมัติสำหรับการถ่ายภาพเหตุการณ์ทางชีววิทยาอย่างละเอียดในขณะที่จำกัดความเครียดในตัวอย่าง พวกเขาได้พัฒนาซอฟต์แวร์ควบคุมที่ปรับวิธีที่ไมโครสโคปเรืองแสงรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับตัวอย่างที่มีชีวิตอย่างเหมาะสมที่สุด
ในเฟรมเวิร์กการจัดหาที่ขับเคลื่อนด้วยเหตุการณ์ การรู้จำตามเครือข่ายประสาทของเหตุการณ์ทางชีววิทยาที่เฉพาะเจาะจงจะกระตุ้นการควบคุมแบบเรียลไทม์ในกล้องจุลทรรศน์การส่องสว่างแบบมีโครงสร้างแบบทันที เทคนิคของพวกเขาใช้สำหรับการแบ่งเซลล์แบคทีเรียและการแบ่งไมโตคอนเดรีย
นักวิจัยหลัก Suliana Manley จาก Laboratory of Experimental Biophysics ของ EPFL กล่าวว่า “กล้องจุลทรรศน์อัจฉริยะเป็นเหมือนรถยนต์ที่ขับด้วยตนเอง จำเป็นต้องประมวลผลข้อมูลบางประเภท รูปแบบที่ละเอียดอ่อนซึ่งตอบสนองโดยการเปลี่ยนพฤติกรรม โดยใช้ เครือข่ายประสาทเราสามารถตรวจจับเหตุการณ์ที่ละเอียดอ่อนกว่านั้นได้มาก และใช้เพื่อขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงในความเร็วของการได้มา”
การแบ่งไมโตคอนเดรียนั้นคาดเดาไม่ได้เนื่องจากเกิดขึ้นไม่บ่อยนักและสามารถเกิดขึ้นได้เกือบทุกที่ภายในเครือข่ายไมโตคอนเดรียทุกเวลา นั่นเป็นเหตุผลที่นักวิทยาศาสตร์ได้แก้ไขวิธีการตรวจหาการแบ่งไมโตคอนเดรียโดยการฝึกโครงข่ายประสาทเทียมเพื่อมองหาการหดตัวของไมโตคอนเดรีย การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของ mitochondria ที่นำไปสู่การแบ่งตัว รวมกับการสังเกตโปรตีนที่ทราบกันว่ามีความอุดมสมบูรณ์ที่บริเวณที่มีการแบ่งตัว
พื้นที่ กล้องจุลทรรศน์ หันไปใช้การถ่ายภาพความเร็วสูงเพื่อให้ได้ภาพที่มีรายละเอียดของเหตุการณ์การแบ่งตัวเมื่อทั้งการหดตัวและระดับโปรตีนสูง กล้องจุลทรรศน์จะเปลี่ยนไปใช้การถ่ายภาพด้วยความเร็วต่ำในเวลาต่อมาเมื่อระดับการหดตัวและโปรตีนต่ำ เพื่อป้องกันตัวอย่างจากแสงที่มากเกินไป
ด้วยกล้องจุลทรรศน์เรืองแสงอัจฉริยะนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถสังเกตตัวอย่างได้นานขึ้นเมื่อเทียบกับการถ่ายภาพเร็วแบบมาตรฐาน แม้ว่าตัวอย่างจะอยู่ภายใต้ความเครียดมากกว่าการถ่ายภาพช้า แต่ตามปกติแล้ว พวกเขายังสามารถรวบรวมข้อมูลที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นได้
ลีย์ อธิบาย, “ศักยภาพของกล้องจุลทรรศน์อัจฉริยะนั้นรวมถึงการวัดว่าการได้มาซึ่งมาตรฐานใดที่พลาดไป เราจับภาพเหตุการณ์ได้มากขึ้น วัดข้อจำกัดที่เล็กลง และสามารถติดตามแต่ละแผนกได้อย่างละเอียดยิ่งขึ้น”
นักวิทยาศาสตร์กำลังทำให้กรอบการควบคุมพร้อมใช้งานเป็นปลั๊กอินโอเพนซอร์สสำหรับซอฟต์แวร์ไมโครสโคปแบบเปิด Micro-Manager โดยมีจุดประสงค์เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ สามารถรวมเข้าด้วยกันได้ ปัญญาประดิษฐ์ เข้าไปในกล้องจุลทรรศน์ของพวกเขา
การอ้างอิงวารสาร:
- Mahecic, D. , Stepp, WL, Zhang, C. et al. การเข้าซื้อกิจการที่ขับเคลื่อนด้วยเหตุการณ์สำหรับกล้องจุลทรรศน์ที่มีเนื้อหาเข้มข้น วิธีการของแนท (2022). ดอย: 10.1038 / s41592-022-01589-X
