研究
在他的博士后研究期间，电竞赌博平台电气工程师 斯科特•霍华德 想要通过提高显微镜激光的功率来产生更精确的细胞活动图像.
当他试验不同的能量水平时, 他发现他的电脑收到了一份额外的图像数据副本.
“当你把激光推得太高时, 它会扰乱数据，因为细胞内的不同部分会饱和，不能吸收更多的光,霍华德说. “但我得到了这个额外的副本，我称之为‘鬼影’.’”
霍华德坐了下来, 做了一些数学计算，意识到物理学预测了这个鬼影会发生吗, 这将是一个更高分辨率的图像. 这是一个难得的纯粹发现的时刻. 他可以上下推激光功率, 稍微移动它，然后比较不同功率水平下细胞的样子，以了解更多显微镜可以看到的东西.
“我们利用两幅图像之间的差异，并使用一种算法来查看来自激光束中心点的信号,霍华德说. “你不能把激光弄得更小，但输出的数据就好像来自一个更小的区域. 这是超分辨率的3D数据.”
他和他的合作者在2018年发表了一篇关于这种方法的论文. 甚至更好的, 这种方法工作得非常快，它可以在活体动物的组织上进行，而不仅仅是在载玻片上保存的部分上进行. 它还可以制作延时视频，显示一段时间内的变化，或者被称为4D图像.
这一发现非常新颖，当霍华德在印第安纳大学医学院的一次会议上展示时, 参与者认为他们是在观看一个模拟，而不是在一个活细胞内发生的实际活动.
这种突破正是大学创建的原因 圣母院综合成像设施 (NDIIF)最近刚刚庆祝了成立10周年. NDIIF是一个研究核心，提供先进的显微镜和成像站，以便科学家和工程师可以形成跨学科合作和, 由专业人员指导, 解决以前超出其极限的最复杂的研究问题.
霍华德的新方法，他称之为DeSOS，是实现这些目标的一个主要例子. 它结合了盲反卷积(De)成像技术。, 可以恢复模糊图像, 用他的新技术, 称为逐步光学饱和(SOS), 将分辨率扩展到典型饱和度极限之外. 分辨率的提高将两位主要合作者的研究推向了新的领域, 生物学家 科迪史密斯 和 本章.
史密斯研究斑马鱼的神经网络和脊髓，以了解神经是如何生长和再生的, 哪种方法可以帮助医生更好地了解与人类神经系统有关的一系列疾病和损伤. 张的工作是研究与乳腺癌相关的脑肿瘤, 研究乳腺癌细胞如何适应大脑中的新环境, 以及免疫系统的反应.
他们的大部分工作已经发表，并通过开源应用程序提供给其他科学家. 更清楚地看到细胞内部运作的结果可以产生指数效应. 例如, 这项新技术可以帮助医生在不需要手术的情况下进行器官活检. 其他科学家可能会找到自己独特的用途.
霍华德说:“我们正在研究一整套协同工作的技术。. “所有这些想法都为生物学开辟了新的窗口. 我们把它放在那里, 科学作为一个整体可以得到他们需要的东西来加强他们的研究，从药物发现到理解神经科学.”
霍华德在长岛长大，后来去电竞赌博平台学习医学预科物理. 但他很喜欢自己的工程课程，所以换了专业.
“细胞培养是孤立研究的好地方，但身体更复杂. 你必须观察细胞在自然环境中的行为.” ——斯科特·霍华德
“我记得听人说，你看不见比一定尺寸小的东西，因为你不能把光压缩到足够小的地方，看得清楚,霍华德说. “我记得我当时在想，总有人会弄明白的.”
他从来没有想过自己会在这一努力中发挥作用. 其他科学家用不同的方法解决了这个问题, 包括一些利用化学改变分子对光的反应方式，以便区分不同部分的人. 其中一些突破获得了诺贝尔奖.
但这种方法和其他尖端方法都有一些缺点. 化学染料会随着时间的推移而磨损，一次只能区分几种元素. 另一种方法, 使用统计数据找到可能的位置, 花了很多时间，很难在活的(移动的)动物身上表演. 也, 超分辨率显微镜的成本约为50万美元，而且通常过于专业，大多数研究部门无法进行投资.
霍华德想用传统的实验室显微镜制作出超分辨率的图像, 他希望能够研究活体动物，而不仅仅是幻灯片. “细胞培养是进行孤立研究的好地方，但人体更为复杂，”霍华德说. “你必须看到细胞在自然环境中的行为.”
In 2016, 他在一份申请美国国家科学基金会职业奖的申请书中，写下了他关于利用幽灵图像实现这些目标的想法, 它认可并支持那些致力于促进研究的初级教师. 他是获得当年奖项的三位电竞赌博平台工程学教授之一, 哪一个是500美元的,用于研究.
霍华德测试了他的方法，并与他的合作者一起在他们的研究中应用. 他还创建了一个计算机应用程序——以及一个教程文档, 视频和样本数据-这样任何人都可以看到它是如何工作的. 他和 电竞赌博平台创意中心 申请专利和评估商业化, 哪一种技术可以使这项技术得到广泛应用.
“一开始，我认为超分辨率图像是最重要的，”霍华德说. “现在我们发现，我们提高的速度正在为生物科学开辟一个全新的方向.”
科迪·史密斯研究斑马鱼 弗雷曼生命科学中心, 使用新技术来观察脊髓是如何发育的以及神经元是如何在细胞之间形成连接的. 观察神经丝伸出并形成分支的24小时时间流逝，有助于他理解这些网络是如何形成和重建的. 史密斯和霍华德发表了他们的 研究 3月.
“在了解正常之前，你无法了解疾病.” ——科迪·史密斯
史密斯说他一直对神经胶质细胞有浓厚的兴趣, 哪些细胞充当其他细胞之间的粘合剂，但经常被研究神经元的人所忽视, 哪一种更活跃. 他来到电竞赌博平台的部分原因是该校良好的声誉和研究实验室.
他说，电竞赌博平台没有医学院，这也让他可以自由地追求非纯粹医学的知识. 他说:“在了解正常之前，你无法了解疾病。. “关于神经胶质细胞还有很多有待发现的地方, 哪一个可能在疾病和学习中扮演比我们过去认为的更重要的角色.”
DeSOS技术使史密斯能够更清楚地看到神经元是如何连接到斑马鱼的脊髓的.
“我们知道细胞发送轴突通过突触进行交流, 神经细胞之间的缝隙,史密斯说. “快照并没有弄清楚发生了什么，轴突是如何穿透细胞膜的. 但这些高分辨率的电影让我们看到了剑状物体的形成, 戳进去，然后进来.”
了解神经细胞如何对损伤作出反应，以及它们如何再生和重新连接自己，对事故受害者或出生时受伤的儿童至关重要. 但它也可以应用于大脑的其他过程, 比如阿尔茨海默病的发病和传播.
史密斯说，他与霍华德和NDIIF合作的最好的部分是，他的工作现在不那么受假设的驱动, 更重要的是弄清楚他们看到了什么并解释它. “我们不知道会发生什么，”他说.
张思远在他的实验室里研究老鼠的肿瘤 哈珀癌症研究所. 他的目标是了解乳腺癌患者大脑中肿瘤的生长情况.
“速度非常重要. 现在我们可以更快地进行现场直播，所以我们可以实时观察并应用它.” ——张思远
“肿瘤细胞如何适应新环境, 尽管乳房和大脑非常不同?张说. “如果我们能弄清楚这种转变，我们就能把它作为一个治疗机会来探索. 我们可以破坏它.”
张说，他的研究经常使用绿色荧光，这种荧光与显微镜的激光发生反应. 颜色在光谱上以不同的速度衰减, 但是这种“实时”过程发生得太快，旧的成像技术无法捕捉到, 允许背景“噪音”扭曲图像.
“速度非常重要，”张说到霍华德在延时视频中的方法. “现在我们可以更快地进行现场直播，所以我们可以实时观察并应用它.”
霍华德说，自从第一篇关于DeSOS的论文发表以来的18个月里，新发现的速度非常快. 他每周和他的小组开会, 包括史密斯, 张和几个研究生和本科生, 讨论下一步的计划.
“我必须提醒大家，我们是唯一看到这些4D图像的人，”霍华德说. “现在我们已经开发了这些工具，让我们把它发布出去，教人们如何使用它.”
