简介:一个用于活细胞3D成像的优秀标准
生活是复杂的,动态的,发生在3D中。STELLARIS共焦平台是捕捉这些生命标志的绝佳选择。使用STELLARIS进行活细胞成像,您可以捕捉亚细胞机制及其微环境随时间变化的复杂动态,并具有高3D分辨率。
STELLARIS硬件用于温和和快速的活细胞成像
共聚焦显微镜通常被认为是一种温和的,非侵入性的方法,非常适合于活细胞研究。这一事实对星宿来说尤其如此。一方面,STELLARIS自带白光激光器(WLL),可以匹配荧光团激发光谱,以减少副作用,如光毒性。另一方面,灵敏的Power HyD探测器系列使您能够忠实地检测宽光谱范围内最微弱的信号。最后,使用共振扫描仪,STELLARIS不仅对样本温和,而且允许捕捉动态变化的活体标本与高时间分辨率。
活细胞成像的挑战
作为研究人员,你设定的目标是发现新的见解,因此,经常推动你的成像实验的极限。因此,你可能会面临以下挑战:
- 我能获得更好的时间分辨率来更精确地记录神经活动吗?
- 我能想象更多的标记从免疫突触得到更多的信息吗?
- 我能延长我的实验来跟踪癌症干细胞的行为吗?
这些需求将不可避免地需要一些权衡。表面上相互排斥的限制可以通过成像金字塔可视化:柔和度、速度、图像质量和维度。因此,减轻这些权衡的工具非常受欢迎。
提高信噪比的动态信号增强(DSE)
在实践中,活细胞成像的关键权衡往往是在采集速度和图像质量之间,因为实验的温和性和维数通常有一定的要求。因此,由于捕捉活样本的动态需要更高的帧率,活细胞成像实验通常比固定样本的图像质量更低,因为探测器捕捉样本光子的时间更短。
利用STELLARIS,我们引入动态信号增强(DSE)来实时去噪活细胞成像系列。DSE采用滚动平均计算作为其核心算法。滚动窗口的基本思想是相邻成像帧之间的噪声是随机的,而生物信号是保守的。因此,通过滚动窗口对几个相邻的原始成像帧进行平均,相关的生物信号被强调,而不必要的噪声被“平均掉”。用更专业的术语来说,DSE增加了信噪比(SNR),最终导致更好的图像质量。
其他“简单平均”方法,即平均几张原始图像输出一张去噪图像,通过平均因子降低时间分辨率。例如,如果对五个原始图像帧进行平均,则输出图像的时间分辨率将降低五分之一。相比之下,DSE保留原始图像帧,并在整个原始图像系列上滑动固定大小的平均窗口。结果表明,原始和dse处理后的图像帧数和时间分辨率是相同的。
AiviaMotion增强了动态信号增强:更好的时间动态和更好的信噪比同时
然而,由于我们用滚动平均集成了多个原始数据帧,因此在应用DSE时可以减少时间动态。例如,当滚动窗口使用不合适的高帧数时,动态结构可能开始涂抹并显示双重结构的迹象(“鬼影”)。因此,使用滚动窗口去噪有其自身的权衡:当平均更多帧时,信噪比会更好,但快速过程的时间动态会降低。当平均帧数较少时,信噪比较差,但快速过程的时间动态得到较好的保留。
在这里,新的DSE选项AiviaMotion有助于提高您的活细胞成像结果。AiviaMotion使用AI在获取的“原始数据帧”之间插入所谓的“AiviaMotion帧”,只需点击一次。利用AiviaMotion帧的附加信息进行滚动窗口计算,DSE现在可以达到更高的信噪比和更好的时间动态。
在上面的动画中,我们通过仅使用三张获得的原始图像来滚动窗口,实际上使样本的时间动态翻了一倍。同时,通过使用两个额外的AiviaMotion帧来进行滚动窗口计算,我们仍然平均了总共5个帧。虽然直觉上看,这应该会导致与DSE相同的信噪比与5个原始帧和没有AiviaMotion,但在实践中,我们看到了信噪比的进一步提高。这一观察结果可以通过AiviaMotion深度学习网络的工作方式来解释:AiviaMotion还通过插值像素来充当过滤器,这些像素在帧上是一致的(即生物信号),而不是噪声。
重要的是要注意,你得到的帧数作为DSE与AiviaMotion的结果不会改变。这个数字与用作输入的原始数据帧的数量相同。因此,即使AiviaMotion可能已经将作为DSE输入的帧数“翻倍”,但这些帧只是暂时的,因此在使用staellaris时,可以为活细胞实验带来更高的信噪比和更好的时间动态。
结合闪电
STELLARIS软件提供了更多的工具来改善您的活细胞成像实验。LIGHTNING检测概念基于全自动自适应反褶积方法,您可以在单个处理步骤中轻松结合DSE和AiviaMotion。通过这种方式,您的活细胞成像系列得到了多方面的改善——不仅噪声被去除,而且对比度增强,空间分辨率进一步提高。因此,通过结合DSE和LIGHTNING,我们可以进一步减轻成像金字塔的限制。
结论
如果您是一名进行活细胞3D成像的科学家,那么现在您可以在实验期间从更高级的数据采集中获益,并收集更准确、更可靠的结果用于发表。你只需要利用AI的力量与徕卡微系统的全新AiviaMotion软件包的STELLARIS共焦平台。188金宝搏的网址