千兆像素顯微鏡觀察動物3D影像

一剪梅

近期，美國杜克大學(xué)的研究人員研發(fā) 了一種新版本的多相機陣列顯微鏡（MCAM）， 它能夠以千兆像素級的清晰度記錄微觀世 界的3D視覺信息。它可以記錄數(shù)十條斑馬魚自由游動的3D影像，還可以清晰記錄下 果蠅活動的各種細節(jié)。目前，最新版本的 MCAM有54個鏡頭，分辨率非常高。MCAM能進行3D測量，在較小的尺度上提供更多細 節(jié)，幾分鐘的記錄就可以產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。 這得益于他們開發(fā)出新的算法，這種算法 將物理學(xué)與機器學(xué)習(xí)相結(jié)合，融合來自所 有攝像機的視頻流，并跨空間和時間恢復(fù) 3D信息。

這項發(fā)明已經(jīng)被應(yīng)用于多項研究中。 杜克大學(xué)的一個科研團隊利用MCAM研究動 物從受精卵到成年的發(fā)育過程。在以前的 研究中，研究人員采用麻醉方法對發(fā)育中 的魚進行激光測量。在MCAM的幫助下，研 究人員可以不用麻醉就能獲得這些測量值。另外，美國加州大學(xué)舊金山分校的研 究人員在研究用于神經(jīng)活性藥物試驗的斑 馬魚時，也使用了MCAM。研究人員利用 MCAM可以觀察到不同藥物導(dǎo)致的行為變 化，希望發(fā)現(xiàn)新的治療方法或了解現(xiàn)有治 療方法的效果。MCAM的3D全方位視圖，全 面記錄了斑馬魚的各種動作。

除了在實驗中追蹤斑馬魚等小動物 外，研究人員希望這項工作能夠進行更大 規(guī)模的自動化研究。例如，MCAM可以觀察 384孔板中進行的藥物實驗，并細致地記錄 結(jié)果。研究人員說：“現(xiàn)代實驗室每天都 變得越來越自動化，現(xiàn)在無需人手接觸即 可填充和維護大量孔板，龐大的數(shù)據(jù)量需 要新技術(shù)的介入，這些新技術(shù)可以幫助自 動跟蹤和捕獲結(jié)果。”

目前，還有機構(gòu)正在使用這項技術(shù)對 藝術(shù)品、收藏品以及奢侈品進行“指紋識 別”，以防止偽造和欺詐。