在生命科学探索微观世界的征途上，看清细胞内部那些瞬息万变、尺度极小的精细结构，一直是科学家们孜孜以求的目标。这些极小尺度下的动态，如同生命活动的基础密码。如今，北京大学未来技术学院席鹏教授团队，从自然界最稳定的形状——三角形中获得启迪与灵感，研发出一款名为“三角形光束干涉结构光照明显微镜”（3I-SIM）的引领性技术。该技术以“三角形架构”突破活细胞观测的时空极限，为其超高清、高速成像打开了崭新大门。相关成果日前发表于国际学术期刊《自然·光子学》。
“过去，科学家们利用结构光照明显微镜（2D-SIM）技术来突破传统显微镜的极限分辨率，看清更小的细节。但这种方法有点像是‘缓慢拼图’：它先要用一束光形成明暗相间的条纹，照射样本一次，只能提升一个方向的分辨率；为了看清整个平面，需要把这种条纹旋转三个不同的角度（通常是正负60度），分别照射和拍照，最后再把这三组信息拼合起来。”席鹏告诉记者，这个过程不仅耗时，更关键的是，多次强光照射会对脆弱的活细胞造成伤害，加速样本中荧光信号的衰减（即光漂白），难以长时间观察高速和精细的生命活动。
对此，席鹏团队从三角形简洁高效、结构稳定的特性中汲取智慧，彻底改变了研究思路。他们创新性地采用三束激光进行三角干涉，一步到位直接在样本上干涉出二维的六角晶格图案。这一巧妙设计意味着，单次曝光就能同时采集到物体在水平和垂直方向上的高分辨率信息，完成一张超分辨图像的重建仅需7帧原始图像。这大大缩短了曝光时间，有效减轻了采集过程中的光漂白影响。这种设计还消除了图像重建时烦琐的图案方向匹配过程，使系统能以最高每秒1697帧的速度进行单帧滚动重建，让那些以往难以捕捉的高速生命动态无法逃过镜头的追踪。
为了确保新技术的成像质量，研究团队在光的“姿态”——偏振上做足了文章。他们突破常规，没有使用常见的角向偏振光，而是创新性地采用了径向偏振策略，将对微小细节（高频信息）的捕捉能力提升到与传统2D-SIM相当的水平。同时，团队自主研发了一套AI重建算法，如同为系统装上了强大的降噪“滤镜”，显著增强了在干扰环境下提取清晰图像的稳健性。
3I-SIM的威力在实验中得到了全面展现。席鹏介绍，面对神经元生长锥这类极为敏感、极易被强光损伤的结构，新技术实现了长达13小时、连续拍摄超10万帧的超分辨成像，如同为生命活动拍摄了一部不间断的微观高清纪录片。对于细胞内那些转瞬即逝的微弱信号，比如内质网附近肌动蛋白的瞬间活动，3I-SIM展现出了出色的高速捕捉能力。当切换到高速模式时，其高达1697帧每秒的拍摄能力，甚至能清晰定格内质网环状结构闭合过程中的瞬时波动。
席鹏团队将这项突破性技术同步开源，公开了涵盖硬件设计、软件控制、重建算法以及深度学习模型在内的完整资源包，并配套提供了宝贵的实验数据集。席鹏说：“这种开放共享的设计理念，使全球科研团队能以较低的成本和门槛进行搭建与升级，轻松迈入新一代活细胞超分辨成像的研究领域。”
在生命科学探索微观世界的征途上，看清细胞内部那些瞬息万变、尺度极小的精细结构，一直是科学家们孜孜以求的目标。这些极小尺度下的动态，如同生命活动的基础密码。如今，北京大学未来技术学院席鹏教授团队，从自然界最稳定的形状——三角形中获得启迪与灵感，研发出一款名为“三角形光束干涉结构光照明显微镜”（3I-SIM）的引领性技术。该技术以“三角形架构”突破活细胞观测的时空极限，为其超高清、高速成像打开了崭新大门。相关成果日前发表于国际学术期刊《自然·光子学》。
“过去，科学家们利用结构光照明显微镜（2D-SIM）技术来突破传统显微镜的极限分辨率，看清更小的细节。但这种方法有点像是‘缓慢拼图’：它先要用一束光形成明暗相间的条纹，照射样本一次，只能提升一个方向的分辨率；为了看清整个平面，需要把这种条纹旋转三个不同的角度（通常是正负60度），分别照射和拍照，最后再把这三组信息拼合起来。”席鹏告诉记者，这个过程不仅耗时，更关键的是，多次强光照射会对脆弱的活细胞造成伤害，加速样本中荧光信号的衰减（即光漂白），难以长时间观察高速和精细的生命活动。
对此，席鹏团队从三角形简洁高效、结构稳定的特性中汲取智慧，彻底改变了研究思路。他们创新性地采用三束激光进行三角干涉，一步到位直接在样本上干涉出二维的六角晶格图案。这一巧妙设计意味着，单次曝光就能同时采集到物体在水平和垂直方向上的高分辨率信息，完成一张超分辨图像的重建仅需7帧原始图像。这大大缩短了曝光时间，有效减轻了采集过程中的光漂白影响。这种设计还消除了图像重建时烦琐的图案方向匹配过程，使系统能以最高每秒1697帧的速度进行单帧滚动重建，让那些以往难以捕捉的高速生命动态无法逃过镜头的追踪。
为了确保新技术的成像质量，研究团队在光的“姿态”——偏振上做足了文章。他们突破常规，没有使用常见的角向偏振光，而是创新性地采用了径向偏振策略，将对微小细节（高频信息）的捕捉能力提升到与传统2D-SIM相当的水平。同时，团队自主研发了一套AI重建算法，如同为系统装上了强大的降噪“滤镜”，显著增强了在干扰环境下提取清晰图像的稳健性。
3I-SIM的威力在实验中得到了全面展现。席鹏介绍，面对神经元生长锥这类极为敏感、极易被强光损伤的结构，新技术实现了长达13小时、连续拍摄超10万帧的超分辨成像，如同为生命活动拍摄了一部不间断的微观高清纪录片。对于细胞内那些转瞬即逝的微弱信号，比如内质网附近肌动蛋白的瞬间活动，3I-SIM展现出了出色的高速捕捉能力。当切换到高速模式时，其高达1697帧每秒的拍摄能力，甚至能清晰定格内质网环状结构闭合过程中的瞬时波动。
席鹏团队将这项突破性技术同步开源，公开了涵盖硬件设计、软件控制、重建算法以及深度学习模型在内的完整资源包，并配套提供了宝贵的实验数据集。席鹏说：“这种开放共享的设计理念，使全球科研团队能以较低的成本和门槛进行搭建与升级，轻松迈入新一代活细胞超分辨成像的研究领域。”
记者3月17日从浙江大学获悉，该校医学院附属第二医院王良静教授团队、附属邵逸夫医院陈淑洁主任医师团队联合研究发现，一种肠道菌群产生的小分子代谢物吲哚丙酸，可以增强抗癌药物抗PD-1单抗对结 自2023年以来，人工智能的“触角”已延伸到生活的方方面面。其中，“人工智能+情感”的赛道正悄然崛起。目前，国内外已经出现了多款较为成熟的AI伴侣应用。不少网友在社交媒体上晒出了与自己“AI 从手机到手表再到电动汽车，锂离子充电电池为众多设备提供动力。但随着消费者丢弃电子产品的增加，越来越多的锂可能会进入环境。研究人员在美国化学会2024年春季会议上展示的一项研究成果，描述了 中国气象局下一代大气数值模式日前发布。该模式采用完全自主的动力框架算法——多矩约束有限体积方法为基础算法，进一步提升全球公里级和区域百米级尺度数值预报的精度，显著减小全球 “啪嗒啪嗒......”一只机器狗在街上迈着规律的步伐，拉着牵引绳的盲人，在它的带领下越过沿路障碍，平稳地行走着，电子导盲犬能否取代传统导盲犬，解决视障人士一犬难求的困境？西工大团队在这方面开展 3月23日20时30分许，内蒙古自治区鄂尔多斯市，约200米的高楼、磐石造型博物馆、书籍外形图书馆等主要地标建筑纷纷关闭灯光，人们在静下来的城市里感受地球的呼吸与脉动。今年“地球一小时”中国 。本文链接：新型三角结构光照明显微镜问世http://www.sushuapos.com/show-2-13494-0.html
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