В журнале Nature Light: Science & Applications размещена статья, описывающая создание исследователями из Университета Дьюка метода сканирования и визуализации кровотока и уровня кислорода в реальном времени с разрешением, позволяющим одновременно следить за активностью отдельных сосудов и всего мозга.
Фотоакустическая микроскопия, которую использовали ученые, основана на сочетании света и звука. Лазер направляет свет на определенную ткань или клетку, под его воздействием клетка нагревается и расширяется, создавая ультразвуковую волну, которую регистрирует датчик. Развивая используемые методы исследования, специалисты смогли увеличить скорость работы прибора в два раза.
Затем специалисты создали алгоритм машинного обучения, который позволил им увеличить разрешение изображений. ИИ обучался на основе 400 изображений мозга мыши, которые были получены в ходе предыдущих экспериментов.
“Полученные изображения выглядели такими же детальными, как и изображения с высоким разрешением, которые мы обычно получаем, если работаем на гораздо более низкой скорости, и нам не пришлось жертвовать полным полем зрения”, — говорят исследователи.
Ученые объясняют, что визуализация мозга должна делать две вещи одновременно. С одной стороны, снимки должны быть сделаны очень быстро, чтобы успеть записать, например, возбуждение нейрона, и в то же время они должны показывать активность в разных масштабах – во всем мозге или на уровне отдельной артерии.
Исследователи планируют использовать UFF-PAM для изучения заболеваний мозга, таких как болезнь Альцгеймера, деменция или даже долгосрочный COVID. Далее планируется усовершенствовать устройство, чтобы использовать его для визуализации таких органов, как печень, сердце и плацента, которые также находятся в движении и требуют высокой скорости визуализации.
