ポイントスキャンによる走査イメージングは、共焦点レーザー顕微鏡や走査型電子顕微鏡など、科学研究における生物試料の画像撮影に最も広く使用されている方式です。高い解像度で画像撮影する方がきれいな画像が取得できますが、撮影時間が長くなり、生物試料にも悪影響がでます。低い解像度で短時間撮影すれば、それを回避することができますので、実際には、アンダーサンプリング低解像の画像を撮影することが多いです。そこで私たちは、アンダーサンプリング低解像度画像の画質の劣化を軽減する深層学習ベースのスーパーサンプリングコンピューターアプリ：point-scanning super-resolution (PSSR)を開発しました。PSSRを有効に使えば、高速で撮影した低解像度のポイントスキャン画像を、より質の良い画像へと変換することが可能です。これにより、低侵襲なのに鮮明な生物試料の写真を得ることが可能になりました。なお、PSSRのすべてのトレーニングデータ、モデル、およびコードは、3DEM.orgで公開しています。（https://3dem.org）

ラット大脳皮質の神経終末の電子顕微鏡による拡大画像。
左図：低解像度画像（low-resolution：8 nm/pixel)
右図：PSSRを使い左図の低解像度画像を高解像度の2nm/pixel画像に変換。
右図の方がシナプス小胞の構造が鮮明に見える。

共同研究情報

研究者名: Linjing Fang ¹, Fred Monroe², Sammy Weiser Novak¹, Lyndsey Kirk ³, Cara R. Schiavon ¹, Seungyoon B. Yu⁴, Tong Zhang¹, Melissa Wu ¹, Kyle Kastner⁵, Alaa Abdel Latif ⁶, Zijun Lin⁶, Andrew Shaw⁶, Yoshiyuki Kubota ⁷, John Mendenhall³, Zhao Zhang ⁸, Gulcin Pekkurnaz ⁴, Kristen Harris ³, Jeremy Howard ⁶ and Uri Manor ¹

所属: ¹Waitt Advanced Biophotonics Center, Salk Institute for Biological Studies, La Jolla, CA, USA. ²Wicklow AI Medical Research Initiative, San Francisco, CA, USA. ³Department of Neuroscience, Center for Learning and Memory, Institute for Neuroscience, University of Texas at Austin, Austin, TX, USA. ⁴Neurobiology Section, Division of Biological Sciences, University of California San Diego, La Jolla, CA, USA. ⁵Montreal Institute for Learning Algorithms, Université de Montréal, Montréal, Canada. ⁶Fast.AI, University of San Francisco Data Institute, San Francisco, CA, USA. ⁷Division of Cerebral Circuitry, National Institute for Physiological Sciences, Okazaki, Japan. ⁸Texas Advanced Computing Center, University of Texas at Austin, Austin, TX, USA.

科研費・補助金、助成金情報

科研費・新学術領域研究(研究領域提案型) 脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理（17H06311）、基盤研究（B）（19H03336）、 AMED grant no. JP20dm0207084.