लेजर स्कैनिंग स्टीरियो माइक्रोस्कोप वास्तविक समय 3डी इमेजिंग में सक्षम
कुछ दिन पहले, चीनी विज्ञान अकादमी के शीआन इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स एंड मैकेनिक्स के ट्रांसिएंट ऑप्टिक्स और फोटॉन टेक्नोलॉजी की राज्य कुंजी प्रयोगशाला की सुपर-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग टीम ने सफलतापूर्वक दो-फोटॉन उत्तेजना लेजर स्कैनिंग वास्तविक समय स्टीरियो माइक्रोस्कोप विकसित किया था। .
जब एक प्रयोगशाला का चूहा एक बिल्ली की छवि देखता है, तो उसका मस्तिष्क कैसे काम करता है? लाखों न्यूरॉन्स वाले तंत्रिका नेटवर्क में यह नई जानकारी कैसे प्रसारित होती है? रहस्य में झाँकने के लिए ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का उपयोग कैसे करें? यह समकालीन जीवन विज्ञान अनुसंधान ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी इमेजिंग तकनीक के लिए नई चुनौतियां पेश करता है।
कुछ दिन पहले, चीनी विज्ञान अकादमी के शीआन इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स एंड मैकेनिक्स के ट्रांसिएंट ऑप्टिक्स और फोटॉन टेक्नोलॉजी की राज्य कुंजी प्रयोगशाला की सुपर-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग टीम ने सफलतापूर्वक दो-फोटॉन उत्तेजना लेजर स्कैनिंग वास्तविक समय स्टीरियो माइक्रोस्कोप विकसित किया था। . "यह हमें वास्तविक समय में गतिशील त्रि-आयामी सूक्ष्म दुनिया का निरीक्षण करने की अनुमति देता है जैसे कि त्रि-आयामी फिल्म देखना, प्रकाश स्लाइस और समय लेने वाली त्रि-आयामी छवि पुनर्निर्माण के बिना।" टीम के मुख्य सदस्य डॉ. यांग यानलोंग ने कहा। यह पता चला कि पारंपरिक प्रकाश माइक्रोस्कोपी दो समस्याओं से ग्रस्त है। एक समस्या यह है कि क्षेत्र की इमेजिंग गहराई बहुत छोटी है, और एक समय में नमूने की केवल एक पतली परत देखी जा सकती है, और नमूने का त्रि-आयामी वितरण सीधे नहीं देखा जा सकता है। एक और अधिक कठिन समस्या यह है: दूरबीन दृष्टि के माध्यम से त्रि-आयामी दुनिया की मानवीय धारणा का अनुकरण करने के लिए, बेसेल बीम को दो दिशाओं में स्कैन करने की आवश्यकता है। यदि इन दो दिशाओं में इमेजिंग का समय विलंब बहुत बड़ा है, तो यह क्षणभंगुर होगा फ्लोरोसेंट सिग्नल को सटीक रूप से कैप्चर और पोजिशन नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, 1990 के दशक में प्रस्तावित होने के बाद से दो-फोटॉन उत्तेजना लेजर स्कैनिंग प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी का व्यापक रूप से न्यूरोइमेजिंग और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया गया है। 3डी इमेजिंग को पूरा करने के लिए, आमतौर पर 2डी छवियों की दर्जनों या यहां तक कि सैकड़ों परतों को सुपरइम्पोज़ करने और पुनर्निर्माण करने की आवश्यकता होती है। संपूर्ण 3डी इमेजिंग प्रक्रिया में कम से कम कुछ मिनट लगते हैं, और गति बहुत धीमी है, इसलिए यह जीवित जीवों की गतिशील 3डी इमेजिंग को पूरा नहीं कर सकती है।" डॉ. यांग यानलोंग ने समझाया।
शोधकर्ताओं बाओली याओ और टोंग ये के नेतृत्व में शीआन इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स एंड मैकेनिक्स की सुपर-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग टीम ने स्कैनिंग को पूरा करने के लिए एक लम्बी केंद्रित लेजर बीम - बेसेल बीम का उपयोग किया। एक समय में मोटे 3डी नमूनों की स्लाइसिंग, स्पष्ट इमेजिंग। शीआन इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स एंड मैकेनिक्स के शोधकर्ताओं ने कठिनाइयों पर काबू पाया और एक जटिल लेजर स्कैनिंग डिवाइस डिजाइन किया, जो बेसेल बीम की तीन-डिग्री-स्वतंत्रता वाली तीव्र स्कैनिंग का एहसास कराता है, और मिलीसेकंड (हजारोंवें) के क्रम पर दोहरे देखने के कोणों के बीच स्विच कर सकता है एक दूसरा)।
इसका अर्थ क्या है? आम आदमी के शब्दों में, यदि एक मधुमक्खी हमारे पास से उड़ती है, तो हमें उसे देखने के लिए एक ही समय में दो आँखों की आवश्यकता होती है, ताकि मस्तिष्क उसकी स्थिति को सटीक रूप से समझ सके। यदि बाएँ और दाएँ आँखें बारी-बारी से खुलती और बंद होती हैं, तो मस्तिष्क मधुमक्खियों की स्थिति का सटीक निर्धारण करना असंभव होगा। "मिलीसेकंड स्तर" पर नए तकनीकी साधनों का स्विचिंग दोहरे दृश्य इमेजिंग को एक पल में पूरा करने में सक्षम बनाता है, ताकि नमूने के त्रि-आयामी गतिशील परिवर्तनों को वास्तविक समय में कैप्चर किया जा सके।
यह तकनीक पहली बार दोहरे-दृश्य लेजर स्कैनिंग पर आधारित वास्तविक समय स्टीरियोमाइक्रोस्कोपिक इमेजिंग और डिस्प्ले सिस्टम का एहसास करती है, और इसकी त्रि-आयामी इमेजिंग गति पारंपरिक बिंदु-दर-बिंदु स्कैनिंग विधि की तुलना में परिमाण के एक से दो ऑर्डर अधिक है। कहने का तात्पर्य यह है कि जिस इमेजिंग प्रक्रिया में मिनटों से लेकर दसियों मिनट तक का समय लगता था, वह अब कुछ ही सेकंड में पूरी हो सकती है। यह दो-फोटॉन स्टीरियोमाइक्रोस्कोपिक इमेजिंग प्रणाली जीवित जीवों की त्रि-आयामी वास्तविक समय इमेजिंग और प्रदर्शन के लिए एक नया अवलोकन उपकरण प्रदान करती है, जिसका उपयोग तंत्रिका नेटवर्क के माध्यम से क्षणिक तंत्रिका संकेतों के पारित होने का निरीक्षण करने में किया जा सकता है। यह समझा जाता है कि इस शोध को चीनी विज्ञान अकादमी के "हंड्रेड टैलेंट प्रोग्राम" और चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया है। बुनियादी सिद्धांतों के सत्यापन, प्रमुख प्रौद्योगिकियों में सफलताओं से लेकर सिद्धांत प्रोटोटाइप के पूरा होने तक, यह बुनियादी अनुसंधान से लेकर अनुप्रयोग एकीकरण तक विभिन्न लिंक से गुजरा है।
वर्तमान में, अनुसंधान समूह देश और विदेश में प्रासंगिक वैज्ञानिक अनुसंधान संस्थानों के साथ बायोमेडिकल अनुप्रयोगों पर सहकारी अनुसंधान कर रहा है, और इस तकनीक को जल्द से जल्द त्रि-आयामी रैपिड इमेजिंग और जीवित जीवों के प्रदर्शन के क्षेत्र में लागू करने की उम्मीद करता है।
