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 [The Optical Society]
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
刚刚
1秒前
马家辉完成签到,获得积分10
1秒前
ABC发布了新的文献求助10
1秒前
Sept完成签到,获得积分10
1秒前
小杭76应助todayisirene采纳,获得10
2秒前
科研通AI6应助彩色的盼秋采纳,获得10
3秒前
三水发布了新的文献求助10
4秒前
曾开心发布了新的文献求助10
4秒前
英俊的铭应助火苗采纳,获得10
5秒前
远方如歌完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
啦啦啦啦啦完成签到,获得积分10
6秒前
奋斗含巧完成签到,获得积分10
7秒前
仔仔完成签到,获得积分10
7秒前
领导范儿应助史超采纳,获得10
7秒前
7秒前
9秒前
科研通AI6应助hbhbj采纳,获得10
9秒前
ABC完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
三水完成签到,获得积分10
11秒前
充电宝应助Daidai采纳,获得50
12秒前
愉快迎南发布了新的文献求助10
13秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
15秒前
xuan发布了新的文献求助10
18秒前
szf完成签到,获得积分20
18秒前
18秒前
丘比特应助kevin采纳,获得10
19秒前
飞飞鱼发布了新的文献求助10
20秒前
afrex发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
Lss关闭了Lss文献求助
21秒前
21秒前
21秒前
22秒前
所所应助愉快迎南采纳,获得10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.).. Frederic G. Reamer 1070
2025-2031年中国兽用抗生素行业发展深度调研与未来趋势报告 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 851
The International Law of the Sea (fourth edition) 800
A Guide to Genetic Counseling, 3rd Edition 500
Synthesis and properties of compounds of the type A (III) B2 (VI) X4 (VI), A (III) B4 (V) X7 (VI), and A3 (III) B4 (V) X9 (VI) 500
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 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5415277
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4531889
关于积分的说明 14130763
捐赠科研通 4447452
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2439702
邀请新用户注册赠送积分活动 1431793
关于科研通互助平台的介绍 1409400