自监督去噪
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清华突破「光毒性」难题,活体显微进入无扰观测时代
3 6 Ke· 2026-01-13 07:09
【导读】清华大学团队研发出一种基于光场空间角度冗余性的自监督去噪算法LF-denoising,可在自然光级(10μW/mm²)的超低光毒性下实现长时间高 保真三维亚细胞成像。该技术突破了长时间活体成像的光毒性限制,为脑科学、免疫学等领域研究提供全新工具,助力揭示生命过程的真实动态。 细胞是组成生命的基本单元,而其大量功能以及细胞间的体内交互作用往往持续数十小时,难以在体外环境复现。 然而,在荧光显微中,只要有激发光照射,就不可避免引发光毒性——光照能量会损伤细胞与组织,使荧光信号逐渐衰减、细胞功能紊乱甚至死亡。 光毒性并非瞬时问题,而是贯穿整个成像过程的「逐帧累积性伤害」;在长时间成像中,这种伤害会不可逆地改变生命过程本身,使所观测到的结果不再 是真实的生理状态。 为应对光毒性挑战,清华大学戴琼海院士团队先后突破成像「节流」极限:扫描光场显微技术[1]在单次曝光完成三维重建,大幅减少光剂量;随后结合 基于物理深度学习的虚拟扫描技术[2],大幅降低扫描过程中引入的光毒性。光子利用效率已被推至极高水平——激发光强已接近现有活体荧光成像的下 限。 但真正的挑战来自长达数小时甚至昼夜尺度的生物现象:此时,激发光必须进 ...