科學(xué)家采用天文學(xué)方法來消除顯微鏡圖像的模糊

由霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所珍妮莉亞研究園區(qū)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了一類天文學(xué)技術(shù)，用于生命科學(xué)，使遙遠(yuǎn)星系的圖像清晰可見，為生物學(xué)家提供了一種更快、更便宜的方法來獲取更清晰、更銳利的顯微鏡圖像。該研究結(jié)果發(fā)表在《光學(xué)》雜志上。

天文學(xué)家早就想出了如何讓望遠(yuǎn)鏡拍攝的遙遠(yuǎn)星系圖像更清晰、更銳利。通過測量大氣對(duì)光線的扭曲程度的技術(shù)，他們可以應(yīng)用校正來消除像差。

顯微鏡專家一直在采用這些方法來生成更清晰的厚生物樣本圖像，這些方法也會(huì)使光線彎曲并產(chǎn)生扭曲。但這些技術(shù)(稱為自適應(yīng)光學(xué))復(fù)雜、昂貴且緩慢，使許多實(shí)驗(yàn)室無法使用。

現(xiàn)在，為了讓自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)更廣泛地為生物學(xué)家所用，由霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所珍莉莉亞研究園區(qū)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)將注意力轉(zhuǎn)向了一類稱為相位分集的技術(shù)，這種技術(shù)在天文學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用，但對(duì)生命科學(xué)來說還是新技術(shù)。

這些相位分集方法將已知像差的附加圖像添加到像差未知的模糊圖像中，從而提供足夠的附加信息來使原始圖像清晰。與許多其他自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)不同，相位分集不需要對(duì)成像系統(tǒng)進(jìn)行任何重大更改，這使其成為顯微鏡的一種潛在有吸引力的途徑。

為了實(shí)施新方法，該團(tuán)隊(duì)首先調(diào)整了天文學(xué)算法以用于顯微鏡，并通過模擬對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。接下來，他們制造了一臺(tái)帶有可變形鏡的顯微鏡，其反射面可以改變，還有兩個(gè)附加鏡頭——對(duì)現(xiàn)有顯微鏡進(jìn)行了微小的修改，從而產(chǎn)生了已知的像差。他們還改進(jìn)了用于執(zhí)行相位多樣性校正的軟件。

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