
物镜与相机之间的微透镜阵列一次性生成37幅独立图像,同时收集所有三维信息。
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Lightfield 4D是一种高速瞬时体成像技术。单次拍摄即可获取完整的三维信息,且成像体积内无时间延迟。这是首次能以高达每秒80个体积的速度捕捉整个生物体的快速运动,同时保证所有时空信息完好无损。爬行的幼虫、跳动的心脏、流动的血液和活跃的神经元都能够以突破性的成像速度进行三维研究,以揭开生命的奥秘。
生命不息,运动不止。许多神经和生理学过程都以极快速度发生,因此难以准确捕捉其时空动态。虽然现有技术已在速度方面有所提升,但采集所需的时间仍会随着样品体积的增大而增加,因此对于神经元活动或心跳等快速过程,常常需要在体积信息和时间分辨率之间进行取舍。现在您无需妥协,Lightfield 4D可每秒捕获80个体积,且在三维无时间延迟。您还可以追踪斑马鱼大脑中的神经元活动、果蝇胚胎发育中的组织运动,以及爬行秀丽隐杆线虫幼虫的结构变化。独特的“一次拍摄,一个体积”(one-snap-one-volume)采集技术确保重要事件不会遗漏或失真,最终可以实现在一个完整成像体积内以高时间分辨率对粒子进行追踪。您可以即刻在共聚焦上利用Lightfield 4D开展实验,而无需调整样品制备。
对生物体进行瞬时高速体成像
采集活体样品的三维信息始终是一项挑战,尤其是对于大体积样品而言。光学切片需要按照顺序采集单张图像来创建Z轴序列图像。每一层切片都要进行曝光,而曝光并不完全局限于焦平面,很容易在整个体积内累积光毒性。Lightfield 4D的工作原理与众不同:单次拍摄即可获取完整的Z轴序列图像,将曝光和光毒性影响降至最低。活体样品可以在密集的时间序列采集下进行长时间成像。出色的三维成像速度与极致的低光毒性相结合,使您可以对样品进行长时间的多色成像而不影响其生命活动。您能够观察组织和生物体中长达数小时甚至数天才能完成的发育过程、细胞迁移、囊泡运动或其他变化,同时还有足够高的时间分辨率以理解这些动态。
通常,大体积的采集时间是限制成像通量的关键因素。单次图像拍摄就能获取大体积数据可以显著地加速您的实验。Lightfield 4D以颠覆性的速度获取多色的体积数据,从而以多种方式提高实验效率:在每次实验中均可对更多样品进行成像和分析,即刻提升您实验数据统计的准确性。比较野生型和转基因型的多个不同样品组或经不同药物处理的样品,无需花费数小时,仅需几分种就能收集到所需数据,从而让您有更多时间深入分析和研究数据。
事实证明,激光共聚焦显微镜是功能全面的显微系统,不仅将超分辨和光谱成像与大样品的高质量光学切片相结合,还能集成超越共聚焦成像的的荧光信息检测和分子动力学测量。将这种出色的灵活性与Lightfield 4D的低光毒性瞬时体成像技术相结合,可以将您的实验提升至新的水平:
会思考的斑马鱼:分析发育中生物体的神经元活动
对钙信号成像作为神经元活动的指标是许多模型系统中广泛使用的技术。这些信号以毫秒为单位迅速发生,需要很高的时间分辨率。
视频显示了斑马鱼大脑中的钙信号。Lightfield 4D的成像体积大、速度快,可以同时记录彼此相距超过50 µm的神经元。还使用Airyscan CO-8Y模式额外获取了高分辨率数据。
数据记录于受精后4日的斑马鱼幼鱼,表达钙报告基因GCaMP6;成像体积:361 × 361 × 109 µm³;每秒10个体积,持续1分钟(661个时间点);曝光时间91 ms;强度编码LUT(低强度蓝色,高强度红色至白色)。
由英国谢菲尔德大学的Anton Nikolaev提供。数据采集于谢菲尔德大学生物科学学院的沃尔夫森光学显微镜平台。
要真正捕捉生命过程的本质,必须进行四维成像,因为体积和时间对于研究生命系统都至关重要。这一概念并不新鲜,过去几十年来,许多光学切片技术的开发都是为了满足这一需求。然而,这些方法通常依赖于序列图像采集来创建体积的Z轴序列图像,这会在样品体积内引入时间差,从而严重限制成像速度和所获数据的时空精度。
Lightfield 4D提供了独特的解决方案,能够在精准的时间点对整个体积进行成像,没有任何时间延迟。物镜与相机之间的微透镜阵列不会在不同时间点捕捉单个二维图像,而是一次性生成37幅独立图像,同时收集所有三维信息。每个不同的视图都提供了空间和角度信息,为通过去卷积处理方法重建生成Z轴序列图像奠定了基础。通过这种方式,Lightfield 4D每秒可生成80个体积的Z轴序列图像。
样品处理和制备与使用倒置显微镜进行的荧光成像并无二致。
是的,Lightfield 4D使用相机进行检测。
Lightfield 4D采用标配宽场荧光激发,配合蔡司固态光源。
没问题,您可以在一次实验中采集多个荧光通道。双色成像能够以高达每秒40个体积的速度拍摄。激发范围达到了385-740 nm。
重构的体积(x、y、z)取决于所用的物镜。有多种标准物镜可供选择。有关推荐物镜、其规格和重构体积的概览,请参见Lightfield 4D宣传册或LSM 990和LSM 910的产品信息手册。
使用40倍物镜可实现2.2 × 2.2 × 2.8 µm³ (x、y、z)的最大分辨率。更多信息请参见Lightfield 4D手册或LSM 990和LSM 910的产品信息手册。
每个体积的图像处理时间取决于所用的物镜,因此也取决于体积大小和处理设置。大多数情况下,处理100个体积仅需40-60秒。
是的,Lightfield 4D可与搭载Axio Observer的LSM 990 NLO多光子配置结合使用。
Lightfield 4D数据采用特殊的去卷积法进行处理。已达到理想的图像质量,无需再使用DCV或降噪。Lightfield 4D输出格式为ZEN .czi的标准Z轴序列图像,以用于后续分析。
可以,这两种成像模式相辅相成,能够在单次实验中联合使用。例如,以不同的时间和空间分辨率进行成像,或在使用Lightfield 4D进行低光毒性成像之前,使用LSM进行光操作实验(如光转换)。
没问题,所有适用于蔡司LSM系统的样品载具和培养装置选项均与Lightfield 4D兼容。
Lightfield 4D集成在搭载Axio Observer的LSM 910或LSM 990中。有关可用的配置选项,请联系您当地的蔡司联系人。