研究人员将大脑的微观细节带入更清晰的焦点

科学中最大的挑战之一是研究大脑的解剖结构和细胞结构。

以高分辨率准确地可视化大脑的复杂结构对于提高我们对中枢神经系统功能的理解至关重要。

由、英国和德国的科学家开发的一项有前途的新技术现在正在使大脑的微观细节变得更加清晰，即使在宏观体积上也是如此。

在今天发表在《自然方法》杂志上的一篇论文中，研究人员描述了他们的系统，称为通过瞳孔分割图像相位检测(或 RAPID)的快速自动对焦，代表了小鼠大脑成像的突破。

这种新技术可能会对神经科学产生重大影响，使在亚细胞水平上对全脑结构进行定量分析成为可能。

该研究的第一作者、佛罗伦萨大学物质物理学研究员 Ludovico Silvestri 博士说：“缺乏能够以高分辨率分析大量体积的仪器，这限制了我们对全脑结构的研究仅限于粗略、低分辨率级别。

“目前采用的光片显微镜方法与能够使生物组织透明的化学协议相结合，无法在大于几百微米的样本中保持高分辨率。”

该论文的合著者、国家研究委员会国家光学研究所 (CNR-INO) 的 Leonardo Sacconi 博士补充说：“超出这些维度，生物组织开始表现得像一个透镜，破坏了显微镜，从而使图像变得模糊。”

借助 RAPID，研究人员提出了一种与光片显微镜兼容的新自动对焦技术，该技术能够实时自动校正样品本身引入的未对准。在立方厘米大小的清除样本中，例如完整的小鼠大脑，自动聚焦消除了图像退化，从而增强了定量分析。

新方法的灵感来自反射式相机中的光学自动对焦系统，其中一组棱镜和镜头将图像的模糊转换为横向运动。这允许实时稳定显微镜的对准，产生更清晰、更详细的图像。

Caroline Müllenbroich 博士是该论文的合著者，她是 Marie Skłodowska Curie 研究员和格拉斯哥大学物理与天文学院的讲师。Müllenbroich 博士为显微镜和自动对焦系统的设计和实施做出了贡献。

Müllenbroich 博士说：“虽然我们最初为光片显微镜发明了 RAPID，但这种自动对焦技术实际上适用于所有宽视野显微镜技术。它非常通用且与样本无关，具有神经科学以外的多种应用。”

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