LSM Lightfield 4D

生命は動き続けます。多くの神経的および生理的プロセスは非常に高速で進行するため、その時空間的ダイナミクスを正確に捉えることは困難です。従来の技術は高速化していますが、必要な取得時間は依然として試料の量に比例して増加するため、神経細胞の活動や心拍のような高速過程では、ボリューム情報と画像フレームレートの間で妥協が必要となります。しかしLightfield 4Dを使用すれば、1秒あたり最大80ボリュームを遅延なく3Dで捉えることができるため、もう妥協する必要はありません。これにより、ゼブラフィッシュの脳内での神経細胞の活動の追跡、ショウジョウバエの胚発生での組織の動きの追跡、さらには線虫の幼生での動き回る構造の追跡が可能になります。独自のワンショット・ワンボリュームイメージングにより、重要なイベントを見逃すことなく歪みも防げます。完全なボリュームにおける高い時間分解能での粒子追跡がついに実現しました。共焦点顕微鏡観察のサンプル調整を変更することなく、すぐに実験を開始できます。

生体試料の3D情報の取得は、特にラージボリュームのサンプルにおいて常に課題となってきました。光学セクショニングでは、Zスタックを作成するために単一画像を順次取得する必要があります。各スライスは光照射を必要としますが、その光は照射面だけに限定されるわけではなく、ボリューム全体で有害な量にまで簡単に達してしまう可能性があります。Lightfield 4Dは異なる仕組みで動作します。1回の照射で完全なZスタックを取得し、露光と光毒性効果を最小限に抑えます。これにより、生体試料を長期間にわたって高い時間分解能でイメージングすることができます。この優れた3Dイメージング速度と極めて低ダメージな特性の組み合わせにより、記録される生体活動を妨げることなく、試料をマルチカラーで経時的に追跡することができます。組織や生物における発生過程、細胞移動、小胞の動き、または数時間から数日を要するその他の変化を観察するだけでなく、そのダイナミクスを理解するために必要な時間分解能も同時に得ることができます。

通常、ラージボリュームの取得時間は、イメージングのスループットを制限する重要な要素となります。Lightfield 4Dは、ワンショットで大容量のデータを瞬時に取得できるため、実験のスピードが飛躍的に向上します。Lightfield 4Dにより比類ないスピードでマルチカラー・ボリュームイメージングが可能になることで、さまざまな方法で実験の生産性を向上させることができます。すなわち、これまで以上に多くの試料を1回のセッションで画像化・解析でき、実験効率を改善します。さらに、野生型と遺伝子組み換え型の表現型を持つ複数の異なる試料群、または異なる薬剤処理した試料を比較することもできます。数時間ではなく、必要なデータの取得にわずか数分しかかからないため、データセットの高度な解析や研究により多くの時間を割くことができます。

レーザー走査型顕微鏡（LSM）は、最も多用途な顕微鏡システムとして実績があります。これにより、超解像やスペクトルイメージングを、大型試料の高品質な光学セクショニングと組み合わせることが可能になり、さらに蛍光情報や分子ダイナミクス測定を追加する機能も備えています。この卓越した柔軟性を、Lightfield 4Dの低ダメージで瞬時のボリュームイメージングと組み合わせることで、実験を次のレベルへと引き上げましょう。

• 3Dで高速に神経活動を観察し、Airyscanで取得した超解像構造の詳細を追加します。
• 回復アッセイ中のマクロファージの動きを追跡し、創傷部位の高分解能の詳細を研究に追加することも可能です。
• また、LSMの光マニピュレーション機能を活用して、ブリーチ、フォトアクティベーション、フォトコンバージョン、またはアブレーション実験を行い、その後に低ダメージのボリュームイメージングを行うことができます。
• これらすべてを、同じ顕微鏡上で、試料を移動させることなく同一の実験として実現できます。

生物学的プロセスの本質を真に捉えるにあたって、ボリュームと時間はともに生体システムの研究に不可欠な要素であるため、イメージングは4Dで行う必要があります。この概念は新しいものではなく、過去数十年にわたり、この要件を満たすために多くの光学セクショニング技術が開発されてきました。しかし、これらの方法は通常、ボリュームのZスタック画像を作成するために画像取得を順次行うことに依存しており、そのためサンプルボリューム内で時間差が生じ、イメージング速度や取得したデータの時間・空間分解能精度が大きく制限されてしまいます。

Lightfield 4Dは、試料全体を正確なタイムポイントで遅延なくイメージングする独自のソリューションを提供します。異なるタイムポイントで2D画像を取得する代わりに、対物レンズとカメラの間に配置されたマイクロレンズアレイが37枚の個別画像を生成し、すべての3D情報を同時に取得します。これらの異なる視点はそれぞれ、空間情報と角度情報の両方を提供し、デコンボリューションベースの処理によってZスタックを作成するための基盤となります。この方法により、Lightfield 4Dは1秒あたり80ボリュームのZスタックを生成できます。