به گزارش ایسنا، دانشمندان یک فناوری تصویربرداری جدید و جمع‌وجور توسعه داده‌اند که قرار است نحوه مطالعه مغز را متحول کند. فناوری «DeepInMiniscope» یک دوربین بدون لنز است که با استفاده از پوششی شامل لنزهای کوچک، تصاویر سه‌بعدی دقیقی را از یک نوردهی واحد تولید می‌کند. این فناوری یک گام بزرگ در تغییر شیوه مطالعه مغز توسط دانشمندان علوم اعصاب است.

به نقل از آی‌ای، این میکروسکوپ مینیاتوری با فعال کردن تصویربرداری با وضوح بالا و در لحظه از فعالیت مغز موش‌ها به پژوهشگران امکان می‌دهد تا رابطه بین فعالیت عصبی و رفتار را با جزئیاتی بی‌سابقه‌ مشاهده کنند. دانشمندان انتظار دارند که این پیشرفت در فناوری، درک ما را از عملکرد مغز به طور قابل توجهی عمیق‌تر کند و بینش‌های حیاتی را درباره این که چگونه ادراک، شناخت و رفتار به طور پیچیده‌ای با فرآیندهای عصبی زیربنایی مرتبط هستند، ارائه دهد. در نهایت، این اطلاعات می‌توانند توسعه راهبردهای درمانی جدید را برای اختلالات مغزی هدایت کنند و درمان‌ها را بهبود ببخشند.

بازسازی سه‌بعدی اشیاء

«ویجیان یانگ»(Weijian Yang) استاد مهندسی برق و رایانه همراه گروهش با تکیه بر مطالعات پیشین خود، این فناوری را توسعه دادند که از یک دوربین بدون لنز تشکیل شده و قادر به تولید تصاویر سه‌بعدی از یک نوردهی واحد است. این دوربین به جای استفاده از یک لنز بزرگ، از یک پوشش نازک استفاده می‌کند که ده‌ها لنز کوچک در آن تعبیه شده است. هر یک از این لنزها منظره منحصربه‌فردی را از یک شیء ثبت می‌کنند.

الگوریتم‌های محاسباتی پیشرفته، این مناظر متعدد را با هم ترکیب می‌کنند تا یک تصویر سه‌بعدی دقیق را بازسازی کنند و رویکردی کارآمد را برای تصویربرداری با وضوح بالا ارائه دهند. این رویکرد می‌تواند نحوه مطالعه ساختارهای پیچیده توسط پژوهشگران را متحول کند. سامانه‌های تصویربرداری قبلی با اشیاء بزرگ در محیط‌هایی با پراکندگی کم مانند بینایی رباتیک، عملکرد خوبی داشتند. با وجود این، در ثبت جزئیات دقیق نمونه‌های زیستی یا زیست‌پزشکی با مشکل مواجه بودند.

پراکندگی نور در بافت زنده، رایج است و بازسازی ویژگی‌های پیچیده در یک حجم بزرگ یک چالش محاسباتی قابل توجه را به همراه دارد. این فناوری جدید با یک پوشش بازطراحی شده که شامل بیش از ۱۰۰ لنز کوچک مینیاتوری و با وضوح بالا همراه است، همراه با یک شبکه عصبی جدید برای بازسازی تصویر بر این محدودیت‌ها غلبه می‌کند. این رویکرد به سامانه جدید اجازه می‌دهد تا درون بافت را ببیند و تصویربرداری دقیق زیست‌پزشکی را بدون جراحی یا سایر روش‌های تهاجمی امکان‌پذیر سازد.

ثبت لحظه‌ای فعالیت عصبی

فناوری DeepInMiniscope از یک شبکه عصبی استفاده می‌کند که تنظیم مبتنی بر مدل را با یادگیری عمیق ادغام می‌کند. این شبکه حاصل چندین مرحله است که هر یک مانند یک شبکه کوچک عمل می‌کنند و یک تکرار از تنظیم را تقلید می‌کنند. شبکه این فناوری جدید، فوراً جزئیات با وضوح بالا را در یک حجم سه‌بعدی بزرگ بازسازی می‌کند و داده‌ها را از هر ۱۰۰ لنز کوچک در یک تصویر منسجم ادغام می‌کند.

این گروه پژوهشی با استفاده از این رویکرد توانستند فعالیت عصبی را با موفقیت و به صورت در لحظه در موش‌ها همراه فرآیندهای پیچیده مغز ثبت کنند. «فنگ تیان»(Feng Tian) پژوهشگر فوق دکتری و پژوهشگر ارشد این مطالعه توضیح داد: الگوریتم ما تفسیرپذیری، کارآیی، مقیاس‌پذیری و دقت را بایکدیگر ترکیب می‌کند. این الگوریتم به حداقل مقدار داده آموزشی نیاز دارد. با وجود این، می‌تواند به شکلی قوی و دقیق مجموعه‌های داده را در مقیاس بزرگ با سرعت بالا پردازش کند.

این گروه پژوهشی در مرحله بعد قصد دارند حجم این فناوری را به تنها دو سانتی‌متر مربع کاهش دهند و شکل آن را به بی‌سیم تغییر دهند. این امر به درک ما از چگونگی هدایت رفتار توسط مغز کمک می‌کند.

انتهای پیام