متن خبر

تاریخ خبر : ۱۴۰۰/۰۲/۲۵

تعداد بازدید : ۳۹۷

تعداد رای : ۱

ثبت تصاویر بهتر در زمان کمتر توسط میکروسکوپ‌ها به کمک یادگیری ماشین

همکاری بین متخصصانِ هوش مصنوعی و متخصصان میکروسکوپ‌های الکترونی منجر به ساخت میکروسکوپ‌هایی شده است که به شکل قابل توجهی توانایی پردازش اطلاعات بیشتری دارند.

نتیجه اینکه با استفاده از این تکنیک در نهایت یک میکروسکوپ میدان-نوری در اختیار زیست‌شناسان قرار می‌گیرد که اطلاعات در یک بازه‌ی زمانی معقول پردازش و تصویر نهایی تشکیل می‌شود. تا پیش از این، این فرایند پردازش تصاویر روزها و در بعضی مواقع هفته‌ها طول می‌کشید. به علت طولانی بودن این فرایند در گذشته این تکنیک تنها برای مواقعی بکار برده می‌شد که وضوح بالا بسیار مورد نیاز بود اما اکنون می‌توان از این تکنیک برای تصویربرداری از بیشتر نمونه‌ها استفاده کرد.

 

برای مشاهده‌ی سیگنال‌های سریع در نورون‌های ماهی پژوهشگران شروع به استفاده از تکنیکی به نام میکروسکوپی میدان-نوری کردند که امکان تصویربرداریِ سه-بعدی از چنین فرایند بیولوژیکیِ پرسرعتی را فراهم می‌کند. اما فرایند تبدیل اطلاعات به یک تصویر یا فیلم سه-بعدی ساعت‌ها و گاهی روزها طول می‌کشد و همچنین وضوح تصاویر بسیار کم است.

 

حالا پژوهشگران EMBL با ترکیب هوش مصنوعی با دو تکنیک پیشرفته‌ی میکروسکوپی توانسته‌اند مدت زمان این پروسه را به فقط چند ثانیه کاهش دهند و در عین حال تصاویر بدست آمده دارای کیفیت بسیار بالایی است.

 

به گفته‌ی "نیلز واگنر":«هوش مصنوعی امکان استفاده‌ی ترکیبی از چندین تکنیک میکروسکوپی را به ما می‌دهد. ما می‌توانیم با نهایتِ سرعتی که میکروسکوپی میدان-نوری امکانش را دارد تصویربرداری کنیم و همزمان به رزولوشن میکروسکوپی صفحه-میدان نزدیک شویم.» در حالیکه میکروسکوپی صفحه-نوری و میدان-نوری به نظر مشابه می‌رسند این روش‌ها نسبت به یکدیگر برتری‌ها و کاستی‌هایی دارند. میکروسکوپی میدان-نوری می‌تواند تصاویر بزرگ سه-بعدی بگیرد و به پژوهشگران این امکان را می‌دهد که حرکات ریز مثل ضربان قلب لاروهای ماهی را پیگیری و ثبت کنند. اما این تکنیک اطلاعات زیادی تولید می‌کند که پردازش آنها روزها طول می‌کشد و تصویر نهایی معمولا دارای وضوح کافی نیست.

 

میکروسکوپی صفحه-نوری یک تصویر دوبعدی از نمونه‌ی داده شده بدست می‌دهد بنابراین پژوهشگران می‌توانند تصاویری با وضوح بالاتری تولید کنند. در مقایسه با میکروسکوپی میدان-نوری، میکروسکوپی صفحه-نوری تصاویری تولید می‌کند که سریعتر پردازش می‌شوند اما اطلاعات تصاویر به این علت که تنها از یک صفحه‌ی دوبعدی است کامل نیست.

 

برای استفاده‌ی بهینه از هر دو تکنیک پژوهشگران EMBL رهیافتی را گسترش داده‌اند که از میکروسکوپی میدان-نوری برای تصویربرداریِ سه-بعدی نمونه‌ها استفاده می‌شود و از میکروسکوپی صفحه-نوری برای تمرین الگوریتم‌های هوش مصنوعی استفاده می‌شود و در نهایت یک تصویر دقیق سه-بعدی از نمونه تولید می‌شود.

 

به گفته‌ی این تیم پژوهشی مشکل اساسی در تولید تصاویر میکروسکوپی مشکلات اپتیکی نیست بلکه پردازش تصویر است به همین علت این تیم تمامی تلاش خود را معطوف به پردازش بهتر تصاویر کرده است. حالا با این روش می‌توان از تمامی مغز لارو ماهی در یک زمان معقول تصویربرداری کرد.

 

در گام بعدی می‌توان این تکنیک را اصلاح و بهبود بخشید تا در انواع میکروسکوپی دیگر نیز بکار برده شود و در نهایت به زیست‌شناسان این امکان را بدهد که ده‌ها نمونه‌ی دیگر را بررسی کرده و تصاویر دلخواه خود را ثبت کنند. همچین پژوهشگران در حال بررسی این موضوع هستند که آیا می‌توان از این روش برای بررسی نمونه‌های بزرگتر مانند پستانداران بهره برد؟

 

نتایج این پژوهش در نشریه نیچر متدز به چاپ رسیده است. 

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

Captcha