神经元图像大数据的弱监督自动识别技术

在介观尺度上，小鼠大脑图像的数据量可达到10 TB量级，人脑数据量则达到惊人的几十PB，从海量脑图像数据中识别和分析神经元的形态是一项复杂且具有挑战的任务。当前研究人员提出了基于传统机器学习和深度学习的神经元识别算法，其中传统机器学习方法存在迁移、泛化能力较差的问题，基于深度学习的算法虽然可以通过海量精确标注的训练数据提高模型的泛化性，但缺乏精确且丰富的图像标记数据集，因此同样存在过拟合和泛化能力弱等问题。本文提出了一种基于深度学习的弱监督神经元识别方案，仅需要少量有标注的数据，即可通过迭代策略获取海量神经元图像的精确识别结果，具备较强的泛化能力，并最大限度减少人工参与量。该方法在fMOST、BigNeuron等数据集上进行了实验，自动识别精度F1值分别为0.9247和0.8318，优于其他对比的神经元识别算法。     

神经元形态重建工具的研究进展

近年来,分子标记和显微光学成像技术的系列突破,使得单细胞分辨的全脑尺度神经群落成像成为现实.然而,现有神经元形态重建工具的发展速度远远滞后于海量数据的产生速度,难以满足现阶段成像数据的分析需求.在此背景下,我们首先分析了神经元形态重建工具发展滞后的原因,简述现有半自动和全自动神经元形态重建工具的特点和最新发展,并结合现有工具的特点分析其向高通量、高准确度重建工具发展时面临的挑战.最后,我们对未来形态重建工具的发展趋势及应用前景做出展望.     

活细胞内5-羟色胺可见荧光的多光子激发成像

应用多光子激发激光扫描显微镜对5-羟色胺（5-hydroxytryptamine, 5-HT）孵育的大鼠粘膜型肥大细胞进行自发荧光成像,首次观察到了活细胞内5-HT相关的可见荧光,并对其产生机理进行了初步探讨.实现了对活细胞内5-HT空间分布的高分辨成像,为研究活组织或细胞内5-HT的空间分布和含量与细胞功能状态的关系提供了新的实验方法.     

基于GFP的FRET应用

绿色荧光蛋白（GFP）是一种活性荧光标记,已被用来研究基因表达、分子定位,蛋白质折叠和转运;荧光共振能量转移（FRET）是一种无损伤的光学检测方法,能检测到小于纳米的距离变化。将GFP的活性定位标记功能与FRET的高分辨率相结合。为活体研究生物分子的功能和命运开创了新的篇章。作者在介绍GFP和FRET原理的基础上,综述了基于GFP的FRET在蛋白酶活性,蛋白质间相互作用 构象改变研究中的应用。     

大鼠小肠肠系膜微血管血流随温度变化的光学检测

利用CCD显微成像技术和激光散斑技术,对局部加热（41℃-54℃,30min）下大鼠小肠肠系膜微血管的管径（直径约15μm-50μm)和血流速率的变化进行实时,在体监测,并由二者计算血流量的变化。结果表明：41℃,43℃,45℃,46℃各温度点30min的加热过程中,血流速度变化平缓,血管管径和血流量明显增加,最终均逐渐趋趋于恒定。49℃时,血流速率仅在前12min内增加,30min时已降至低于初始值,血管管径及血流量在14min时达最大后开始减小,加热停止时仍旧高于初始值。温度高于49℃时（51℃,54℃）血流速率,管径,血流量呈现先升高后下降的变化趋势,在30min时,三者均低于初始值,由此可知,加热时间为30min,大鼠肠系膜微血管的临界温度为49℃;在相同的时间条件下,热损伤速率随温度升高而增加。     

大脑活动光子学检测中内源信号分析

现代的神经功能成像方法,比如ＰＥＴ、ｆＭＲＩ都是利用与活动相关的血液上的动力变化来间接取得脑部诱发电活动的。然而,在神经科学与生理学中,无损伤的大脑功能光子学检测技术正展现出它的优势而逐渐成为重要的神经成像方法［１］,其中内源信号在大脑活动光学成像中得到广泛应用。本文就近年来内源信号各成分及其光学特性的研究做一概述,探讨内源信号所揭示的生理过程,并提出其在脑研究领域中还有待深入探索的问题。     

'99生物医学光学国际会议总结

１９９９年１０月２５～２７日在华中理工大学召开了“工业激光与生物医学光学国际会议”,共有一百余人参加了本校生物医学光子学研究所主办的生物医学光学分会,其中国外代表３０人,主要来自美国、俄罗斯、日本、澳大利亚,加拿大等,国内代表主要来自清华大学、东南大学、华南师范大学、中科院上海光机所、中科院安徽光机所、南开大学、天津大学、复旦大学、北京理工大学、昆明理工大学、福建师范大学、中国科技大学、南京理工大学、云南师范大学、中科院生物物理所、中国药科大学等,参加生物医学光学分会的国外著名学者有：美国宾夕法…     

生物组织光学特性的测量方法及医学应用

对生物组织光学特性参数的测量方法及其在医学上的应用进行了全面论述,分析了测量误差的来源,结果表明测量结果的客观性取决于模型假设（如散射的各向同性或异性、边界的匹配与否等）、测量技术、实验装置、定标方法和介质非均匀性等。测量方法可用于诊断生物组织的生理病理状态和测量组织结构     

GFP标记的肿瘤生长和转移的整体荧光成像

Fugene 6脂质体介导pEGFP-C1转染人源肺癌细胞(SPC-A1),经G418抗性筛选和96孔板有限稀释获得稳定高表达GFP的单克隆细胞株SPC-A1-EGFP。裸鼠腹腔注射SPC-A1-EGFP细胞建立自发转移模型;裸鼠尾静脉注射SPC-A1-EGFP细胞建立实验转移模型。利用整体光学成像系统(wllole-body optical imaging system)对荷瘤鼠整体荧光成像。结果表明,整体光学成像系统可实时非侵入监测腹腔肿瘤生长和扩散过程,通过胸腔皮瓣窗chest—wall skin-flap window)可低侵入检测肺转移。该研究为在体监测原位移植瘤的自发转移和发现抗肿瘤新药物提供了良好实验平台。     

高通量药物筛选技术的研究现状及光学编码技术在其中的应用

高通量药物筛选是创新药物研究的重要内容,本文综合介绍了高通量药物筛选的研究现状及发展趋势,及目前遇到的一些问题,如随着样品的体积达到微升量级时,目前所采用的孔板筛选遇到了一些难以克服的障碍,使化合物和药物靶点的相互作用难以进行等。针对这些问题,本文介绍了一种新的以自编码光谱识别微球为基础的新型高通量药物筛选技术在高通量药物筛选中的应用,同时简要介绍了我们目前所做的一些工作。