1. 亮點(diǎn)功能一：PuClear透明化技術(shù)
PuClear透明化技術(shù)特點(diǎn)：
1. 共價固定結(jié)構(gòu)： PuClear透明化技術(shù)采用共價鍵固定結(jié)構(gòu)的方式，將腦片內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸等結(jié)構(gòu)與水凝膠框架結(jié)合在一起。
2. 原位結(jié)構(gòu)保留： PuClear技術(shù)在透明化處理過程中，腦片內(nèi)的結(jié)構(gòu)保持在原位，不會發(fā)生移動或失真。
3. 光學(xué)性能改善： PuClear透明化處理后，光線通過組織時不會發(fā)生偏折，可以實(shí)現(xiàn)清晰、均勻的三維成像。相比之下，傳統(tǒng)的透明化處理方法可能會導(dǎo)致光線的散射或折射，影響成像質(zhì)量。
4. 成像范圍擴(kuò)大： PuClear技術(shù)可以處理較厚的組織樣本（如腦片），使得成像范圍擴(kuò)大到了300μm厚度范圍內(nèi)。傳統(tǒng)的透明化處理方法可能對較厚的組織樣本效果不佳，成像范圍受到限制。
2. 亮點(diǎn)功能二：VISoR高通量三維成像
多維同步飛掃熒光顯微成像（VISoR）技術(shù)是一項(xiàng)新型快速三維微米分辨成像技術(shù)。它結(jié)合了腦組織透明化、同步掃描成像和三維重構(gòu)技術(shù)，能夠以很高的分辨率在短時間內(nèi)完成小鼠全腦突觸級別的解析。該技術(shù)的主要特點(diǎn)包括：
1. 同步掃描實(shí)現(xiàn)連續(xù)清晰成像： 通過同步掃描，實(shí)現(xiàn)了在樣品運(yùn)動中連續(xù)清晰成像，大大提高了成像速度，達(dá)到了數(shù)百倍于傳統(tǒng)成像技術(shù)的速度。
2. 快速成像速度： 在1.5小時內(nèi)即可完成對小鼠全腦的成像，每個體素的分辨率為0.5×0.5×2.5 μm3，生成的原始數(shù)據(jù)圖像約為16TB。
3. 多通道成像： 適用于不同大小的樣品，可以進(jìn)行多通道成像，包括小鼠腦等組織樣品，具有廣泛的應(yīng)用前景。
4. 兼容各種標(biāo)記方法，可擴(kuò)展至超大樣品： 該技術(shù)兼容各種標(biāo)記方法，可用于不同類型的樣品，甚至可以擴(kuò)展至超大樣品的成像。
3. 亮點(diǎn)功能三：PB級圖像大數(shù)據(jù)分析
我們通過搭建的高性能計(jì)算集群，以及自主開發(fā)的算法和軟件，實(shí)現(xiàn)了對PB級圖像大數(shù)據(jù)的存儲、管理和多種分析，包括圖像拼接、三維重構(gòu)、圖譜配準(zhǔn)和神經(jīng)元形態(tài)重建等。
而PB級圖像大數(shù)據(jù)分析（Petabyte-scale image data analysis）具有以下特點(diǎn)：
1. 處理規(guī)模龐大： PB級圖像大數(shù)據(jù)意味著數(shù)據(jù)量非常龐大，需要處理的圖像數(shù)量可達(dá)到百萬級甚至更多。這種大規(guī)模數(shù)據(jù)需要使用高效的計(jì)算和存儲系統(tǒng)來進(jìn)行處理和管理。
2. 高維度數(shù)據(jù)： 圖像數(shù)據(jù)通常是高維度的，每個像素可能包含多個維度的信息，因此，對于PB級圖像大數(shù)據(jù)的分析需要考慮到數(shù)據(jù)的多維特性。
3. 計(jì)算密集型： 對PB級圖像大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析通常需要進(jìn)行大量的計(jì)算，例如圖像處理、特征提取、模式識別等。這些計(jì)算通常是密集型的，并且需要使用高性能的計(jì)算資源來進(jìn)行處理。
4. 存儲需求高： PB級圖像大數(shù)據(jù)需要大規(guī)模的存儲系統(tǒng)來進(jìn)行管理和存儲。這些存儲系統(tǒng)需要具有高容量、高可靠性和高吞吐量的特點(diǎn)，以滿足數(shù)據(jù)存儲和訪問的需求。
三、技術(shù)優(yōu)勢
1. 透明化技術(shù)
PuClear透明化方法的優(yōu)勢：
a. 基于水凝膠包埋：
PuClear方法是基于水凝膠包埋的透明化方法，利用了水凝膠作為支撐基質(zhì)。
b. 透明化厚度和清晰度：
PuClear方法適用于300μm厚度范圍內(nèi)的生物組織的透明化，可以實(shí)現(xiàn)均勻、清晰的三維成像。
c. 操作簡便性：
PuClear方法不需要進(jìn)行復(fù)雜的電泳步驟，操作更加簡便。
2. VISoR技術(shù)
VISoR技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
a. 超高速高分辨率成像： VISoR能夠?qū)崿F(xiàn)超越相機(jī)限制的高分辨率成像，并且成像速度非?？欤瑸檠芯刻峁┝烁咝У墓ぞ?。
b. 樣品準(zhǔn)備時間短，不受尺寸限制： 相對于其他成像技術(shù)，VISoR所需的樣品準(zhǔn)備時間相對較短，并且不受原始樣本尺寸的限制，這降低了實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的復(fù)雜性。
c. 兼容免疫染色或原位熒光雜交技術(shù)： VISoR技術(shù)兼容免疫染色或原位熒光雜交技術(shù)，使得研究人員可以結(jié)合多種標(biāo)記方法進(jìn)行研究。
d. 成像范圍可擴(kuò)展： VISoR成像范圍只受限于用來移動樣本的位移臺行程，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，可以適用于不同尺寸的樣品。
3. 數(shù)據(jù)分析技術(shù)
a. 圖像拼接（Image Stitching）：
將多個局部圖像拼接成一個全局圖像，以獲得更廣闊的視野或更高的分辨率。提高了圖像的信息量和可視化效果，有助于更全面地理解樣本的結(jié)構(gòu)和特征。
b. 三維重構(gòu)（3D Reconstruction）：
三維重構(gòu)數(shù)據(jù)處理是現(xiàn)代科技中的一個重要領(lǐng)域，它能夠?qū)⒍S圖像或點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維模型。三維重構(gòu)提供了樣本的立體視圖，可以更全面地展示樣本的空間結(jié)構(gòu)和組織特征，有助于深入理解樣本的解剖和功能。
c. 圖譜配準(zhǔn)（Atlas Registration）：
將多個樣本的圖像或數(shù)據(jù)配準(zhǔn)到一個標(biāo)準(zhǔn)的空間圖譜上，以實(shí)現(xiàn)不同樣本之間的比較和分析。使得不同樣本之間的結(jié)構(gòu)和功能變得可比較，有助于發(fā)現(xiàn)和理解不同樣本之間的差異和共性，以及不同區(qū)域之間的關(guān)聯(lián)性。
d. 神經(jīng)元形態(tài)重建（Neuron Morphology Reconstruction）：
根據(jù)神經(jīng)元在圖像中的形態(tài)特征，通過圖像處理和分析方法重建出神經(jīng)元的形態(tài)結(jié)構(gòu)成為科學(xué)家聚焦的重點(diǎn)。神經(jīng)元形態(tài)重建提供了神經(jīng)元的形態(tài)信息，包括樹突、軸突和突觸等結(jié)構(gòu)的形態(tài)和連接方式，有助于理解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組織和功能。
這些圖像處理和分析任務(wù)在神經(jīng)科學(xué)研究中具有重要意義，通過對大量圖像數(shù)據(jù)的處理和分析，可以深入探究神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，揭示其內(nèi)在的規(guī)律和機(jī)制。
四、產(chǎn)品
鼠腦快速成像服務(wù)：
為客戶提供的鼠腦進(jìn)行包括組織透明化以及切片在內(nèi)的一系列制備過程，并進(jìn)行VISoR三維熒光成像。最終交付給客戶的結(jié)果為所有腦片的投影圖。后續(xù)根據(jù)客戶的需要，還可通過我們搭建的高性能計(jì)算集群，以及自主開發(fā)的算法和軟件，實(shí)現(xiàn)了對PB級圖像大數(shù)據(jù)的存儲、管理和多種分析，包括圖像拼接、三維重構(gòu)、圖譜配準(zhǔn)和神經(jīng)元形態(tài)重建等。
支持的標(biāo)記方法： 轉(zhuǎn)基因標(biāo)記、病毒示蹤、CTb示蹤、細(xì)胞核（DAPI）染色、免疫熒光染色、Nissl染色等
全流程耗時 10天
制備流程：
1. 注射病毒
支持轉(zhuǎn)基因標(biāo)記、病毒示蹤、CTb示蹤、細(xì)胞核 (DAPI) 染色、免疫熒光染色、Nissl染色等多種標(biāo)記方法。
2. 取腦寄送
將灌流后的鼠腦樣本寄送給我們。
3. 固定包埋
包埋在水凝膠中，固定樣品形態(tài)，不易發(fā)生形變。
4. 切成厚片
使用振動切片機(jī)將包埋好的鼠腦切成300微米的厚片。
5. 貼片
將切好的40-50片鼠腦切片貼在特制的玻片上，準(zhǔn)備進(jìn)行透明化處理
6. 組織透明化
使用PuClear方法進(jìn)行組織透明化處理。如需小分子或抗體標(biāo)記，在透明化后進(jìn)行。
7. VISoR成像
使用VISoR顯微鏡在半小時內(nèi)以1×1×2.5 μm3 的分辨率，或在兩小時內(nèi)以0.5×0.5×2.5 μm3 的分辨率，完成完整鼠腦的三維熒光成像。
8. 二維重構(gòu)
生成這些腦片的投影圖，可快速評估樣品研究價值。
9. 更多分析
三維重構(gòu)、細(xì)胞計(jì)數(shù)、神經(jīng)元形態(tài)重建等。
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