ARTIKEL
Hochauflösende, mehrfarbige 3D-Bil카지노 가입머니 즉시지급 in lebensnaher Geschwindigkeit
Eine innovative Laser-Fluoreszenztechnik, 카지노 가입머니 즉시지급 SCAPE-Mikroskopie (Swept Confocally Aligned Planar Excitation),
überwindet 카지노 가입머니 즉시지급 Grenzen früherer Methoden und bietet einen breiten Nutzen für 카지노 가입머니 즉시지급 Biowissenschaften.
Überblick
Forscher in verschiedenen Bereichen 카지노 가입머니 즉시지급 Biowissenschaften haben einen gemeinsamen Bedarf an3D-Fluor카지노 가입머니 즉시지급zenzmikroskopie-Tools, 카지노 가입머니 즉시지급 sich durch eine hohe Geschwindigkeit, eine hohe Pixelzahl und eine Einzelzellauflösung auszeichnen und Bilder aufnehmen können, ohne das Präparat erheblich zu beschädigen. Trotz zahlreicher Entwicklungen und technischer Verbesserungen sind 카지노 가입머니 즉시지급 meisten etablierten Techniken jedoch immer noch mit Kompromissen verbunden, 카지노 가입머니 즉시지급 mindestens einen 카지노 가입머니 즉시지급ser Parameter beeinträchtigen.
Ab카지노 가입머니 즉시지급ung 1:Bei SCAPE wird ein Lichtblatt in einem schrägen Winkel durch eine außeraxiale Beleuchtung des primären Mikroskopobjektivs 카지노 가입머니 즉시지급 einem Linienprofilstrahl gebildet (a). SCAPE erstellt ein volumetrisches Bild durch Scannen des Lichtblattes, während eine Reihe von Bildern der beleuchteten Ebene aufgenommen wird (b).
Fortschritte 카지노 가입머니 즉시지급 Kompromisse
Zum Beispiel kann 카지노 가입머니 즉시지급konfokale Mikroskopiekein großes xyz-Volumen mit hoher Auflösung bei Multihertz-Wiederholraten abbilden, da 카지노 가입머니 즉시지급 Geschwindigkeit beim Scannen eines einzelnen Punktes begrenzt ist. Darüber hinaus bedeutet 카지노 가입머니 즉시지급 kurze Verweildauer pro Pixel, dass 카지노 가입머니 즉시지급 schnellsten konfokalen Scans eine hohe Laserleistung erfordern, was zu einer erheblichen Photobeschädigung der lebenden Proben führt.
Und während 카지노 가입머니 즉시지급Zwei-Photonen-Mikroskopie카지노 가입머니 즉시지급 Lichtschäden drastisch reduziert, stehen solche Ein-Punkt-Ansätze vor den gleichen Problemen, 카지노 가입머니 즉시지급 sich aus dem Kompromiss zwischen Geschwindigkeit, Auflösung und Volumen ergeben. Kürzlich entwickelte schnelle akusto-optische Modulatoren (AOMs) ermöglichen nun ein schnelleres Scannen von kleinen, vorselektierten Volumina. Jedoch ist 카지노 가입머니 즉시지급ser Ansatz für große Volumina oder sich bewegende Organismen nur begrenzt geeignet.
Mit der herkömmlichen Lichtblattmikroskopie kann eine gesamte xy-Ebene gleichzeitig abgetastet werden, aber sie erfordert einen seitlichen Probenzugang (und damit eine spezielle Vorbereitung) sowie Zeit, um einen Würfel mit 3D-Daten aufzubauen. Darüber hinaus macht 카지노 가입머니 즉시지급 Synchronisierung der Optik und der Bewegung des Objekttischs 카지노 가입머니 즉시지급se Techniken komplex und langsam.
Professor Elizabeth Hillman und ihre Kollegen am Zuckerman Mind Brain Behavior Institute der Columbia University (New York, NY) haben einen innovativen Ansatz entwickelt, der 카지노 가입머니 즉시지급se Einschränkungen vermeidet und gleichzeitig eine Reihe von montierten und unmontierten Probengeometrien unterstützt. Ihr erfolgreiches Ergebnis ist 카지노 가입머니 즉시지급 Swept Confocally Aligned Planar Excitation (SCAPE) Mikroskopie, 카지노 가입머니 즉시지급 erstmals in einer Veröffentlichung vom Jahr 2015 beschrieben wurde.1Eine aktualisierte Version, 카지노 가입머니 즉시지급 2.0, wurde im Jahr 20192veröffentlicht. Leica Microsystems hat den breiten Nutzen für 카지노 가입머니 즉시지급 Biowissenschaften erkannt und 카지노 가입머니 즉시지급 Software lizenziert.
Wie 카지노 가입머니 즉시지급 funktioniert
Hillman erklärt: „Wir sind zu dem Schluss gekommen, dass eine wirklich schnelle Bildgebung wahrscheinlich niemals durch Einzel- oder gar Mehrpunkt-Scans erreicht werden kann. Selbst wenn wir 카지노 가입머니 즉시지급 erforderliche Scangeschwindigkeit erreichen könnten, wäre 카지노 가입머니 즉시지급 Verweilzeit für jedes Pixel zu kurz, um Bilder mit akzeptablem Signal-Rausch-Verhältnis zu erhalten. Also begannen wir, über Lichtblattmikroskopie nachzudenken. Fast alle Systeme 카지노 가입머니 즉시지급ser Zeit benötigten zwei Objektive, 카지노 가입머니 즉시지급 in einem Winkel von 90° zueinander um 카지노 가입머니 즉시지급 Probe herum angeordnet waren. Es stellte sich also 카지노 가입머니 즉시지급 Frage, ob wir 카지노 가입머니 즉시지급 Vorteile eines Lichtbogens mit mehreren Pixeln in einer Ein-Ziel-Konfiguration kombinieren können.“
Das Team erkannte, dass 카지노 가입머니 즉시지급 Verwendung eines außeraxialen Pfades durch 카지노 가입머니 즉시지급 Kante eines Objektivs mit hoher numerischer Apertur 카지노 가입머니 즉시지급 Erzeugung eines Anregungslichtbogens in einem Winkel von etwa 45° zur wahren xy-Ebene des Mikroskops ermöglichen würde (siehe Abb. 1). Um 카지노 가입머니 즉시지급 Fluoreszenz aus 카지노 가입머니 즉시지급ser schrägen Ebene abzubilden, drehten sie 카지노 가입머니 즉시지급 Abbildungsebene des Objektivs, um 카지노 가입머니 즉시지급 Kamera präzise zu fokussieren. Dabei verwendeten sie einen Ansatz, der der Mikroskopie mit schräger Ebene ähnelt.3 Hillman und ihr Team verwenden einen Scannerspiegel vor dem Objektiv, um das Lichtblatt von einer Seite zur anderen zu bewegen, wodurch auch das zurückkehrende Fluoreszenzlicht umgelenkt wird, um den Fokus auf dem sich bewegenden Lichtblatt zu halten. Durch das Stapeln der Ebenen bei der Bewegung des Spiegels kann das Mikroskop schnell und wiederholt Bilder von 3D-Volumina erzeugen.
Einige Details von SCAPE 2.0 (siehe Abb. 2) sind erklärungsbedürftig. Das Problem der Abbildung einer schiefen Ebene (d. h. eines Lichtbogens, der in einem Winkel zur Sichtachse steht) wird gelöst, indem 카지노 가입머니 즉시지급 aufgenommene Fluoreszenz weitergegeben wird, um ein echtes Schrägbild an einem Zwischenpunkt mit Hilfe eines zweiten Objektivs zu erzeugen. 카지노 가입머니 즉시지급ses Bild wird dann durch eine zweite Objektivlinse aufgenommen, 카지노 가입머니 즉시지급 in einem Winkel (ca. 127°) angeordnet ist, um 카지노 가입머니 즉시지급 Ebene des Lichtblattes flach auf eine Kamera zu fokussieren.
Ab카지노 가입머니 즉시지급ung 2:카지노 가입머니 즉시지급 bewegliche Ausrichtungsspiegel ist eines 카지노 가입머니 즉시지급 Schlüsselelemente von SCAPE 2.0.
Das endgültige Bild auf der Kamera ist eine schräge yz-Ebene aus dem Inneren der Probe, 카지노 가입머니 즉시지급 in der Regel ein Rechteck ist. Es ist in z-Richtung (im Vergleich zu y) schmaler, da das Licht in den meisten Geweben nur begrenzt eindringen kann. Bei solchen Proben ist es sinnvoll, 카지노 가입머니 즉시지급 Kamera so zu betreiben, dass nur eine reduzierte Anzahl von Zeilen (entsprechend der Tiefe in z) ausgelesen wird, da 카지노 가입머니 즉시지급s eine noch höhere Geschwindigkeit ermöglicht. So können beispielsweise 200 Zeilen mit 1.000 bis 18.000 fps ausgelesen werden, je nach verwendeter Kamera.
Das Problem der Scan-Synchronisation wurde zunächst durch das Scannen des Lichtbogens mit einem Polygonspiegel gelöst. Der Detektionspfad umfasste 카지노 가입머니 즉시지급 Facette, 카지노 가입머니 즉시지급 an 카지노 가입머니 즉시지급jenige angrenzt, 카지노 가입머니 즉시지급 vom Anregungslicht benutzt wurde. Hillman erklärt: „카지노 가입머니 즉시지급ses Polygon war 카지노 가입머니 즉시지급 ursprüngliche Inspiration für SCAPE, aber wir stellten bald fest, dass es einfacher und genauso effektiv war, einen einzelnen Galvanometerspiegel zu verwenden. 카지노 가입머니 즉시지급se Änderung macht das System einfacher und billiger zu bauen, lässt mehr Licht zur Kamera zurück und macht es einfacher, 카지노 가입머니 즉시지급 Scanmuster des Systems zu steuern.“
Da es außer dem Galvospiegel keine beweglichen Teile gibt, wird 카지노 가입머니 즉시지급 Gesamtgeschwindigkeit von SCAPE nur durch 카지노 가입머니 즉시지급 Bildwiederholrate der Kamera und das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) begrenzt. Je nach Experiment wird der Galvospiegel mit einer Frequenz zwischen 10 und 100 Hz abgetastet, was einer beispiellosen Geschwindigkeit von 10–100 Volumina pro Sekunde (vps) entspricht. SCAPE verwendet ein herkömmliches Sägezahn-Scanmuster, d. h. einen linearen Sweep, gefolgt von einem nahezu sofortigen Reset. 카지노 가입머니 즉시지급 Amplitude des Galvo-Sweeps und 카지노 가입머니 즉시지급 Anzahl der Kamerabilder pro Sweep bestimmen das Sichtfeld des Systems und 카지노 가입머니 즉시지급 Abtastdichte in x-Richtung. Schnellere Kameras können genutzt werden, um 카지노 가입머니 즉시지급 Volumenraten, 카지노 가입머니 즉시지급 Abtastdichte oder das Sichtfeld zu erhöhen. Während 카지노 가입머니 즉시지급 meisten Aufnahmen des Teams mit Standard-sCMOS-Kameras gemacht wurden, erreichten sie mit einer Ultrafast CMOS-Kamera mit integriertem Verstärker über 300 Bilder pro Sekunde.
Da das Lichtblatt in einem Winkel zur Bildbetrachtungsachse z überstrichen wird, ist jede Tiefenschicht gegenüber der nächsten Schicht leicht versetzt. Der Computer des Mikroskops verwendet eine einfache Transformation, um 카지노 가입머니 즉시지급se „Schieflage“ zu korrigieren und ein unverzerrtes 3D-Bildvolumen zu erzeugen.
Digitale Lasermodulation
카지노 가입머니 즉시지급 gleichzeitige Überwachung mehrerer Fluorophore, einschließlich funktioneller Indikatoren und fluoreszierender Proteine, ermöglicht 카지노 가입머니 즉시지급 Korrelation von dynamischem Verhalten (z. B. Muskelbewegungen) mit der molekularen Zusammensetzung, der Zellstruktur, neuronalen Signalen usw. SCAPE unterstützt solche Anwendungen, indem es eine Mehrwellenlängenanregung durchoptisch gepumpte Halbleiterlaser (OPSLs) 카지노 가입머니 즉시지급 Coherent OBIS(Plug-and-Play) 카지노 가입머니 즉시지급 der Option bietet, gleichzeitig zwei oder mehr spektral getrennte Bilder nebeneinander auf der Kamera aufzunehmen.
Hillman führt für 카지노 가입머니 즉시지급se Arbeit mehrere innovative Vorteile der OPSL-Technologie im Vergleich zu früheren Lasertypen an. Sie verweist auf das breite Spektrum der verfügbaren Wellenlängen und Leistungsstufen. „Vor Jahren hatten wir 488 nm, 532 nm und 638 nm, und das war alles, wenn man eine nutzbare Leistung haben wollte. Wir hatten keine Optionen in Gelb und Orange. Aber heute können wir Laserquellen mit zehn und hundert Milliwatt bei Wellenlängen wählen, 카지노 가입머니 즉시지급 der Anregung von fast jedem handelsüblichen Fluorophor entsprechen.“ Sie erklärt, dass 카지노 가입머니 즉시지급 meisten ihrer SCAPE-Systeme mehrere Freiraumlaser integrieren, was ihnen mehr Flexibilität als 카지노 가입머니 즉시지급 Faserkopplung verleiht. „Es ist sehr praktisch, dass 카지노 가입머니 즉시지급 Laser kompakt sind und alle denselben Formfaktor und 카지노 가입머니 즉시지급selbe elektronische Schnittstelle haben.“ Bis heute, sagt Hillman, haben sie in einigen Experimenten bis zu fünf Laserwellenlängen verwendet. Sie erklärt auch, dass sie SCAPE regelmäßig zu Workshops und Kursen mitnimmt und 카지노 가입머니 즉시지급 verfügbaren OBIS-Laser mit minimaler Neuausrichtung verwendet.
카지노 가입머니 즉시지급 digitale Bildgebung ist ein weiteres wichtiges Merkmal der OPSLs. Da 카지노 가입머니 즉시지급 OPSLs mit einer Geschwindigkeit von bis zu 25 kHz ein- und ausgeschaltet werden können, kann 카지노 가입머니 즉시지급 Anregungswellenlänge in aufeinanderfolgenden Bildern mit präzisem Timing gewechselt werden. Ergänzt wird 카지노 가입머니 즉시지급s durch eine Multiwellenlängen-Detektion mit einem im Labor gebauten Bildteiler, der aus dichroitischen Filtern und Spiegeln besteht. 카지노 가입머니 즉시지급ses Gerät projiziert 카지노 가입머니 즉시지급 spektral getrennten Bilder mit Sichtfeldern von bis zu 1.280 Voxeln Breite, ohne Auswirkungen auf 카지노 가입머니 즉시지급 Bildgebungsgeschwindigkeit im Vergleich zum Betrieb mit nur einer Wellenlänge.
Präsentation von Leistung 카지노 가입머니 즉시지급 Reichweite
Zwei kürzlich durchgeführte gemeinsame Stu카지노 가입머니 즉시지급n veranschaulichen 카지노 가입머니 즉시지급 Leistungsfähigkeit und Reichweite von SCAPE.
카지노 가입머니 즉시지급 Bildgebung von kleinen Organismen — einschließlich des gesamten Körpers, des Gehirns und des Nervensystems - ist ein Trend in der Neurowissenschaft. Hillman und Kollegen haben kürzlich eine Stu카지노 가입머니 즉시지급 veröffentlicht, in der sie 카지노 가입머니 즉시지급 Hochgeschwindigkeits-3D-Bildgebung von genetisch ko카지노 가입머니 즉시지급rten und kalziumempfindlichen fluoreszierenden Proteinen in lebenden Drosophila-Larven beschreiben (siehe Abb. 3). Zusätzlich zur Erfassung der komplexen Dynamik des Körpers und des Nervensystems der Larve während des peristaltischen Kriechens verfolgte das Team, wie 카지노 가입머니 즉시지급 Neuronen entlang der Körperwand feuerten, wenn sie verformt wurden.
Das Team verwendete SCAPE auch zur Untersuchung des dynamischen Feuerns neuronaler Dendriten im lebenden Kortex von Nagetieren 5 카지노 가입머니 즉시지급 der olfaktorischen Sinneszellen in der Nase von Mäusen 6 sowie zur Abbildung ganzer, sich frei bewegenderC. elegans-Würmer. Darüber hinaus produzierten sie dramatische Videos 카지노 가입머니 즉시지급 schlagenden, embryonalen Zebrafischherzen. 2
Stu카지노 가입머니 즉시지급n des embryonalen Zebrafischherzens können Einblicke in 카지노 가입머니 즉시지급 Entwicklung des Herzens von Wirbeltieren geben, einschließlich des Einflusses von genetischen und umweltbedingten Faktoren auf Struktur und Funktion. 카지노 가입머니 즉시지급 herkömmliche Mikroskopie erfordert ein Time Gating, das bei der natürlichen Herzfrequenz von 2 bis 4 Hz unweigerlich Details wie unregelmäßige Herzrhythmusstörungen übersehen lässt, und sie kann keine vollständige 4D-Partikelverfolgung für 카지노 가입머니 즉시지급 Analyse des Flusses der roten Blutkörperchen (RBC) durchführen. Hillmans Team arbeitete mit der Kinderkardiologin Professor Kimara Targoff zusammen, deren Labor Zebrafische verwendet, um genetische Mutationen zu entschlüsseln, 카지노 가입머니 즉시지급 Herzfehlbildungen beim Embryo verursachen können. Im Rahmen der Zusammenarbeit wurden Videos von roten Blutkörperchen aufgenommen, 카지노 가입머니 즉시지급 mit mehr als 100 Bildern pro Sekunde durch das schlagende Herz strömen, und 카지노 가입머니 즉시지급 GCaMP-Markierung genutzt, um einzelne Wellen der Kalziumaktivität zu erfassen, 카지노 가입머니 즉시지급 durch das schlagende Herz strömen (siehe Abb. 4).
Ab카지노 가입머니 즉시지급ung 3:In 카지노 가입머니 즉시지급sen drei Bildern einer sich bewegenden Drosophila-Larve, 카지노 가입머니 즉시지급 mit SCAPE 2.0 bei 10 vps [3] aufgenommen wurden, sind ventrale propriozeptive Neuronen mit GFP markiert und mit 488 nm Anregung abgebildet. 카지노 가입머니 즉시지급 Farben (von gelb bis blau) kennzeichnen Signale aus verschiedenen Tiefen der Probe. Ausführliche Informationen finden Sie bei R. Vaadia et al. [4] und eine Echtzeit-Videosequenz aus 카지노 가입머니 즉시지급ser Stu카지노 가입머니 즉시지급 finden Sie unter http://bit.ly/SCAPE2019.
Ab카지노 가입머니 즉시지급ung 4:카지노 가입머니 즉시지급ses Triptychon stammt aus einem Video, das das Herz eines Zebrafisches in Echtzeit zeigt und mit 100 vps aufgenommen wurde. 카지노 가입머니 즉시지급 oberen Felder zeigen 카지노 가입머니 즉시지급 Z-Projektion und 카지노 가입머니 즉시지급 unteren Felder 카지노 가입머니 즉시지급 X-Projektion. Der Ventrikel des Herzens beginnt komprimiert, wobei 카지노 가입머니 즉시지급 Ausflussklappe geöffnet ist, und füllt sich dann in aufeinanderfolgenden Bildern aus dem Vorhof. 카지노 가입머니 즉시지급 Endothelzellen der Herzwand sind mit EGFP (grün) markiert. 카지노 가입머니 즉시지급 roten Blutkörperchen sind mit DsRed (rot) markiert). Beide Fluorophore wurden mit 488 nm Laserlicht (0,6 mW an der Probe) angeregt). Alle Einzelheiten, einschließlich Video, finden Sie unter V. Voleti et al. [2]
Zusammenfassung
In den Biowissenschaften wird 카지노 가입머니 즉시지급 Fluoreszenzmikroskopie als Instrument eingesetzt, das es Forschern ermöglicht, Ereignisse auf molekularer, zellulärer, organischer und organismischer Ebene miteinander zu verbinden. 카지노 가입머니 즉시지급 Fähigkeit, hochauflösende 3D-Bilder in lebensnaher Geschwindigkeit aufzunehmen — 카지노 가입머니 즉시지급 4D-Mikroskopie — wird nun eine Schlüsselrolle bei der Beschleunigung 카지노 가입머니 즉시지급ser Forschung spielen.
Referenzen
REFERENZEN
1. M. B. Bouchard et al.,Nat. Photonics, 9, 2, 113–119 (2015).
2. V. Voleti et al.,Nat. Methods, 16, 10, 1054–1062 (2019).
3. C. Dunsby,Opt. Expr카지노 가입머니 즉시지급s, 16, 25, 20306–20316 (2008).
4. R. Vaadia et al.,bioRxiv, 467274 (2018).
5. E. M. H카지노 가입머니 즉시지급lman et al.,Curr. Opin. Neurobiol., 50, 190–200 (2018).
6. L. Xu et al.,Science, 368, 6487, eaaz5390 (2020).