光学自旋轨道耦合的宽带色差空间微分成像 背景介绍 在图像处理中，传统的空间微分通常是通过数字电子计算来完成的。然而，许多大数据应用需要实时和高通量的图像处理，这对数字计算来说是一个巨大的挑战。光学模拟空间微分有可能克服这一挑战，因为它能够以低能耗对整个图像进行大规模并行处理。此外，光学空间微分还可以对纯相位物体（如透明的生物细胞）进行成像，这是数字电子计算所无法实现的。因此，光学微分最近受到了广泛关注，在无标签细胞成像、图像处理和计算机视觉等领域有着广泛的应用。 论文来源 这篇论文题为《spin–orbit optical broadband achromatic spatial differentiation imaging》, 由Hongwei Yang、Weichao Xie、Huif...
心脏功能和猪梗塞疤痕大小的精密成像：利用超高场 MRI 在急性和慢性猪心肌梗死模型中的研究 研究背景 心脏磁共振影像学（MRI）是评估心脏功能和体积的准确且具有较高重复性的技术。近年来，超高场（ultrahigh-field，UHF）MRI 致力于提高信噪比 (SNR) 和图像分辨率。7T MRI 可能使临床指标精度提高，可早期检测功能障碍和评估治疗反应。然而，针对大型动物模型如猪的心脏功能和梗塞疤痕大小的精确测量，现有研究具有局限性，传统心脏 MRI 系统在图像质量和时间分辨率方面存在欠缺。 本研究的原因在于心脏病理改变会导致生理学上重要指标的改变，例如射血分数（ejection fraction，EF）和心肌质量。尤其是在心肌梗塞（Myocardial Infarction，MI）后，这...
抑制S6K通过内吞溶酶体系统降低与年龄相关的炎症并延长寿命 研究背景与问题描述 随着生物体老化，慢性低度炎症（炎症老化，inflammaging）和免疫功能下降（免疫衰老，immunosenescence）成为众多老年疾病的重要病理学基础，如癌症、糖尿病和心血管疾病。研究表明，抑制雷帕霉素靶蛋白复合体1（TORC1）能够改善各类生物的老化状态，显著延长其寿命。S6激酶（S6K）作为TORC1信号传导路径中的关键效应分子，其具体机制一直未被完全理解。本文通过果蝇实验证明，TORC1–S6K信号通路对多层溶酶体的积累和NF-κB类免疫缺陷（IMD）途径的调控起到重要作用，从而影响与年龄相关的炎症和寿命。 研究来源 这篇文章由Pingze Zhang、James H. Catterson、Seba...
基于群稀疏先验的荧光分子断层成像用于胶质瘤形态重建技术的研究报告 一、学术背景和研究动机 荧光分子断层成像（Fluorescence Molecular Tomography，FMT）是一种重要的生命科学工具，通过该技术可以实现荧光源位置的非侵入实时三维（3D）可视化。由于其敏感度高、成本低的优点，FMT被广泛应用于肿瘤研究。然而，FMT的重建过程复杂且困难。尽管近年来FMT重建方法发展迅速，但形态重建依然是一个难题。因此，本研究的目的是在胶质瘤研究中实现FMT的形态重建性能。 二、论文来源与作者信息 本论文发表于IEEE Transactions on Biomedical Engineering期刊2020年5月第67卷第5期上，题为“Fluorescence Molecular Tom...
近红外窗口II荧光影像引导手术延长高级别胶质瘤患者的无进展生存期 研究背景 高级别胶质瘤（HGG）是中枢神经系统中最常见的恶性原发性肿瘤，其中胶质母细胞瘤（GBM）预后最差。为了改善GBM患者的治疗效果，提高术中肿瘤切除率，减少术后复发，研究者们开展了基于近红外窗口II（NIR-II）荧光影像的手术引导策略研究。NIR-II荧光影像具有组织自发荧光低、渗透深度大的特性，有望提高肿瘤切除的精确性与安全性。 论文信息 本项研究由夏晓静博士、张哲博士等人共同完成，他们分别隶属于中国科学院自动化研究所分子影像重点实验室等多个研究机构。研究成果发表在 IEEE Transactions on Biomedical Engineering (Vol. 69, No. 6, June 2022) 杂志上。...
双向表观遗传编辑揭示基因调控的层次结构 背景和研究动机 在人类基因组中，非编码元件如增强子（enhancer）在基因调控中的作用已被广泛认知。然而，目前常用的CRISPR干扰方法在研究非编码元件和遗传相互作用方面仍存在一些局限性。主要是因为传统的CRISPR方法，如CRISPR干扰（CRISPRi）和CRISPR激活（CRISPRa），仅能一次性进行单个位点的编辑。这限制了研究人员对基因调控网络中相互作用的深入理解。因此，本研究致力于开发一种可以双向编辑表观遗传特性的系统，以解决这些问题。 来源和作者信息 这篇题为”Bidirectional Epigenetic Editing Reveals Hierarchies in Gene Regulation”的研究论文，发表于《Nature ...
基于功能磁共振成像扫描的大脑范围内的功能连接性与时间增强的非神经源低频振荡（SLFO）血流信号有关 在神经科学领域，一个核心的问题是大脑的连接如何随着时间的推移重新配置，以支持适应性功能的变化。这种随时间动态变化的神经元变化可以通过功能磁共振成像（fMRI）在人类中测量，通过功能连接性（FC）的估计。FC量化了神经元活动在大脑不同区域间的协调程度，从而反映了神经连接的强度。 精确测量FC及其随时间变化的能力，依赖于基于fMRI的血氧水平依赖（BOLD）信号的可靠性、有效性和特异性——这是量化神经活动的基本输入。这项研究显示，基于fMRI的大脑功能连接性估计在静息态和任务基础的扫描期间以空间异质的速率人为膨胀。这造成了假阳性连接强度变化和大脑连接图的空间扭曲。数据证明，这种伪影是由SLFO血流...
长期活体亚细胞成像的突破：共聚焦扫描光场显微镜技术研究 研究背景 活体长期细胞动态观测在研究如免疫反应及大脑功能等生理病理过程中不可或缺，要求高时空分辨率以及低光毒性。已有共焦显微技术通过光学切片排除背景荧光，并提高信噪比，然而难以在并行化处理、分辨率和光毒性间取得平衡。光场显微镜虽然提升了并行化处理且光毒性低，但在排除背景方面却存在不足。 “共聚焦扫描光场显微镜（Confocal Scanning Light-Field Microscopy, CSLFM）”采用轴向延长的线性共焦照明和滚动快门，进一步提升了三维（3D）成像质量、速度和低光毒性。研究中，CSLFM 达到了与双光子显微镜类似的定向选择性，有助于解码神经机制，并可在光学挑战的环境下观察亚细胞动态。 本文将详细阐释该研究的全流程...
转录组学技术跟踪序列(Tracking-Seq)揭示CRISPR-Cas9介导的基因组编辑的脱靶效应异质性 研究背景 随着基因组编辑技术的飞速发展，CRISPR-Cas9系统因其高效率、易操作而被广泛应用于生物医学研究领域。然而，由于CRISPR-Cas9系统进行DNA编辑时可能产生非靶效应，即在意图编辑以外的基因位点发生切割，因此如何对非靶效应进行全面识别和评估已成为科研中的一项重要课题。之前的研究主要采用细胞游离法等方法检测非靶效应，但这些方法往往存在对特定编辑工具或细胞类型的依赖性、需要大量细胞、假阳性率高以及仅限于体外基因组编辑等局限。鉴于此，开发一种通用的、能够在细胞原位直接检测非靶效应的方法显得十分迫切。另一方面，目前的研究也有所忽视编辑工具的靶向异质性，即不同编辑工具在不同细胞...
在过去的几十年里，随着科学技术的快速发展，人类对于免疫系统的理解不断深入。在所有免疫细胞中，专业的吞噬细胞（如中性粒细胞和巨噬细胞）在清除凋亡细胞、细胞碎片和入侵病原体方面发挥着至关重要的作用。这些细胞通过吞噬作用摄取并内吞外来物质，这一进化上高度保守的行为对于多细胞生物体的正常生理功能至关重要。然而，吞噬作用的失调与多种疾病相关联，包括感染易感性增加、自身免疫疾病、神经退行性疾病和动脉粥样硬化等。 尽管在吞噬作用的生化调控机制方面取得了很多成就，但我们对这一过程的生物物理和生物化学模式的了解仍然有限。本研究项目由Benjamin Y. Winer和团队在《Science Immunology》发表（标题：Plasma membrane abundance dictates phagocyt...