Искусственный интеллект использовали ученые для улучшения резкости снимков
Новую технологию получения изображений с помощью микроскопа разработала команда ученых исследователей из США, 6 июня сообщает научный журнал Nature Methods.
В сообщении говорится, что обычно ученые используют лазерный свет для получения ярких, детальных изображений клеток и даже субклеточных структур. В случае когда нужно увидеть, что делает живая клетка, например, как она делится на две клетки, то лазер может поджарить ее и убить.
Один из методов получения изображения — нужно использовать меньше света, чтобы клетка не была повреждена и могла продолжать свои клеточные процессы. При таком низком уровне освещенности в микроскоп видно слабое, расплывчатое пятно.
Доктор философии Хари Шрофф из Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии и его коллега Джиджи Чен из Центра усовершенствованной визуализации и микроскопии руководили командой исследователей в работе над получением более четких снимков.
Ученые работали над шумоподавлением и размытием изображений 3D-флуоресцентной микроскопии использовали особый вид нейронной сети, называемый сетью остаточного внимания канала или RCAN.
Команда получила тысячи томов изображений, используя микроскопы в своей лаборатории и других лабораториях. Когда они получили изображения, сделанные при очень низкой освещенности, клетки не были повреждены, но изображения были очень «шумными» и непригодными для использования.
«Мы смогли обойти ограничения микроскопа, используя искусственный интеллект, чтобы „предсказать“ высокую четкость от слабого освещения. Фотоповреждение в изображении со сверхразрешением является серьезной проблемой, поэтому тот факт, что мы смогли обойти ее, имеет большое значение», — объяснил Шрофф.
Другая цель исследования состояла в том, чтобы определить, насколько грязное изображение исследователи могли бы представить сети RCAN, бросив ей вызов превратить изображение с очень низким разрешением в пригодное для использования изображение.
«Мы показали границу разрешений, в которой произошел сбой RCAN. Мы также определили, насколько размытым может быть изображение, где RCAN не сможет восстановить четкость. Мы надеемся, что это поможет другим установить границы для выполнения их собственных усилий по восстановлению изображений, а также продвинуть дальнейшее развитие в этой захватывающей области», — заявил Шрофф.
Напомним, малейшие структуры, которые можно наблюдать под оптическим микроскопом, это митохондрии и бактерии. Их линейный размер составляет примерно 500 нм.
Однако объекты размером меньше 200 нм видны в световом микроскопе, если они сами излучают свет. Эта особенность используется в флуоресцентной микроскопии, когда клеточные структуры или отдельные белки связываются со специальными флуоресцентными белками или антителами с флуоресцентными метками.
Нанометр — дольная единица измерения длины в Международной системе единиц (СИ), равная одной миллиардной части метра (то есть 10^−9 метра).
Читайте также: Ученые США изобрели материал, увеличивающий разрешение обычного микроскопа
