Exceeding the limits of 3D fluorescence microscopy using a dual-stage-processing network

显微镜 荧光显微镜 分辨率(逻辑) 吞吐量 荧光 计算机科学 荧光寿命成像显微镜 光学 人工智能 薄层荧光显微镜 材料科学 计算机视觉 物理 电信 无线
作者
Hao Zhang,Yuxuan Zhao,Chunyu Fang,Guo Li,Meng Zhang,Yuhui Zhang,Peng Fei
出处
期刊:Optica [Optica Publishing Group]
卷期号:7 (11): 1627-1627 被引量:21
标识
DOI:10.1364/optica.402046
摘要

Although three-dimensional (3D) fluorescence microscopy is an essential tool for life science research, the fundamentally limited optical throughput, as reflected in the compromise between speed and resolution, so far prevents further movement towards faster, clearer, and higher-throughput applications. We herein report a dual-stage mutual-feedback deep-learning approach that allows gradual reversion of microscopy degradation from high-resolution targets to low-resolution images. Using a single blurred-and-pixelated 3D image as input, our trained network infers a 3D output with notably higher resolution and improved contrast. The performance is better than conventional one-stage network approaches. It pushes the throughput limit of current 3D fluorescence microscopy in three ways: notably reducing the acquisition time for accurate mapping of large organs, breaking the diffraction limit for imaging subcellular events with faster lower-toxicity measurement, and improving temporal resolution for capturing instantaneous biological processes. Combining our network approach with light-sheet fluorescence microscopy, we demonstrate the imaging of vessels and neurons in the mouse brain at single-cell resolution and with a throughput of 6 min for a whole brain. We also image cell organelles beyond the diffraction limit at a 2 Hz volume rate and map neuronal activities of freely moving C. elegans at single-cell resolution and 30 Hz volume rate.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
khurram发布了新的文献求助10
刚刚
593完成签到,获得积分10
1秒前
舒适月饼完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
xs发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
aa发布了新的文献求助30
3秒前
小熊应助菲菲采纳,获得10
4秒前
彪yu发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
FrankJeffison完成签到,获得积分20
7秒前
7秒前
英俊的铭应助忧虑的绮梅采纳,获得10
7秒前
猫猫侠完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
行歌发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
9秒前
qwer完成签到,获得积分10
10秒前
xxxL完成签到,获得积分10
10秒前
syan完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
mkk发布了新的文献求助10
11秒前
英俊的铭应助喻嘟嘟采纳,获得10
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
12秒前
Hello应助jkl928采纳,获得10
13秒前
公孙世往发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
eloise发布了新的文献求助50
13秒前
13秒前
14秒前
lin发布了新的文献求助10
14秒前
辰溪发布了新的文献求助10
15秒前
小白兔发布了新的文献求助10
15秒前
旺旺发布了新的文献求助10
15秒前
ljydhr发布了新的文献求助10
15秒前
烟花应助laojian采纳,获得10
15秒前
16秒前
WSQ发布了新的文献求助10
16秒前
高分求助中
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 700
ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 12th edition 500
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
不知道标题是什么 500
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Effective Learning and Mental Wellbeing 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3974463
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3518823
关于积分的说明 11196212
捐赠科研通 3255008
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1797655
邀请新用户注册赠送积分活动 877052
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 806130