科學(xué)家研發(fā)出全新無(wú)透鏡相機(jī) 可監(jiān)測(cè)移動(dòng)物體的神經(jīng)元活動(dòng)

研究人員勞拉·沃勒（Laura Waller）表示，無(wú)需掃描就可以監(jiān)測(cè)自由移動(dòng)物體中的神經(jīng)元，并且只需圖像傳感器+漫射板，屬于一種光場(chǎng)相機(jī)縮小版的設(shè)備將有望用來(lái)幫助盲人感知世界。

研究人員開(kāi)發(fā)出了一種全新的無(wú)透鏡相機(jī)，無(wú)需掃描即可生成3D影像。借助DiffuserCam，科研人員可以在沒(méi)有顯微鏡的情況下檢查活小鼠微神經(jīng)元的活性。

加州大學(xué)伯克利分校計(jì)算成像實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人勞拉·沃勒（Laura Waller）表示：“我們的成像方法可以監(jiān)測(cè)自由移動(dòng)動(dòng)物中大量的神經(jīng)元活動(dòng)。對(duì)此，設(shè)備的一個(gè)更小版本或許能夠用來(lái)幫助盲人感知世界。”

由于只在圖像傳感器頂部集成了一個(gè)漫射板，所以相機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉。然而，用于重建高分辨率三維圖像的軟件相當(dāng)復(fù)雜。

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DiffuserCam屬于光場(chǎng)相機(jī)，而這種技術(shù)主要是捕捉光線碰撞圖像傳感器中的像素的數(shù)量，以及碰撞像素的角度。這種相機(jī)歷來(lái)昂貴，而且空間分辨率有限。為此，沃勒開(kāi)始思考是否可以采用更優(yōu)的算法，通過(guò)帶有不規(guī)則凸塊的塑料表面來(lái)取代昂貴的微型透鏡陣列。

沃勒和她的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了復(fù)雜的算法，并且對(duì)各種類型的漫射板進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。她們發(fā)現(xiàn)，我們可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的光場(chǎng)相機(jī)概念。通過(guò)使用壓縮傳感來(lái)避免分辨率的損失，塑料的不規(guī)則凸塊可以改進(jìn)傳統(tǒng)光場(chǎng)相機(jī)的性能。

沃勒?qǐng)F(tuán)隊(duì)計(jì)劃將DiffuserCam用于美國(guó)政府的BRAIN計(jì)劃，以開(kāi)發(fā)出可植入的，生物相容的神經(jīng)接口，從而幫助視聽(tīng)障礙患者。她們希望創(chuàng)建一種名為皮質(zhì)調(diào)制解調(diào)器的設(shè)備，用以“讀取”和“寫入”動(dòng)物大腦。對(duì)此，這款相機(jī)將成為讀取設(shè)備的核心。

沃勒表示，通過(guò)這種方法來(lái)觀察小白鼠大腦中的神經(jīng)元傳導(dǎo)可以幫助團(tuán)隊(duì)更多地了解感官知覺(jué)，并有可能用于治療老年癡呆癥和精神障礙等疾病。

新的成像技術(shù)能夠捕捉這種神經(jīng)元，而DiffuserCam可以一次成像數(shù)百萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元。沃勒?qǐng)F(tuán)隊(duì)希望這可以幫助她們更全面地了解大腦的工作原理。沃勒表示：“最引人注目的醫(yī)學(xué)應(yīng)用是對(duì)自由移動(dòng)的動(dòng)物進(jìn)行神經(jīng)元三維動(dòng)力學(xué)的體內(nèi)成像。如果神經(jīng)科學(xué)家希望將動(dòng)物行為與神經(jīng)活動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，動(dòng)物就需要能夠以自然的方式在環(huán)境中移動(dòng)?！?/p>