Группа исследователей под руководством профессора Чжаовэя Лю из Инженерной школы им. Джейкобса создала усовершенствованную систему визуализации. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Методика базируется на широко применяемой микроскопии со структурированным освещением (SIM). Данный подход улучшает детализацию за счет направления света на образец и объединения снимков. SIM подходит для изучения живых клеток благодаря высокой скорости работы и минимальному световому воздействию, которое способно повредить биоматериал.
Однако традиционные системы SIM имеют ограничения. Одни требуют сложной калибровки световых паттернов, где даже малые ошибки снижают итоговое качество. Другие, использующие случайные световые паттерны, медленно обрабатывают изображения — процесс может занимать секунды или минуты на каждый кадр.
Для решения этих проблем инженеры разработали версию под названием развернутая слепая SIM-модель (UBSIM). Интеграция алгоритмов ИИ в процесс реконструкции ускорила получение высококачественных изображений в сотни и тысячи раз. При этом оборудование остается относительно простым. Ученые могут просматривать детализированные снимки по мере их получения, не ожидая завершения обработки.
Важной особенностью UBSIM стало сохранение физических принципов формирования изображений. Это помогает избежать появления артефактов и ложных структур, которые иногда генерируют стандартные нейросетевые модели. Первый автор исследования Закари Бернс пояснил, что интеграция оптической физики в модель устраняет проблему «галлюцинаций» ИИ. Ученые получают возможность доверять наблюдаемым структурам внутри клетки.
В испытаниях на живых клетках UBSIM создавал видео высокого разрешения с частотой до 50 кадров в секунду. Система фиксировала быстрые изменения в эндоплазматическом ретикулуме в режиме реального времени. По словам профессора Лю, микроскопия сверхвысокого разрешения становится такой же удобной, как и работа с традиционным световым микроскопом.
Ранее ученые открыли в клетках секретную курьерскую систему для доставки лекарств.
