高速体积成像是研究动态生物过程不可或缺的工具。传统的基于扫描的3D成像技术，如共聚焦显微镜、双光子显微镜和光片显微镜，具有很高的空间分辨率。

然而，它们的数据采集速度受到光束扫描需要的限制，在时间分辨率和空间带宽乘积（SBP）之间存在固有的权衡问题，空间带宽乘积是以三维视场（FOV）与空间分辨率之比来衡量的。

通过在傅立叶域记录光场信息，傅立叶光场显微镜（LFM）可在整个恢复体积内实现稳定的高空间分辨率。然而，传统 CMOS 相机的同步读出限制构成了一个瓶颈，将现有的单镜头三维宽视场技术限制在全帧分辨率 100 Hz 以下。

这种限制阻碍了它们在捕捉可能超过千赫兹（kHz）的超快动态生物过程（如哺乳动物大脑中的电压信号、血流动态和肌肉组织收缩）中的应用，从而留下了有待弥补的巨大技术差距。

波士顿大学电子与计算机工程系Lei Tian教授领导的团队及其合作者开发出了一种新颖的超快单次3D成像技术——EventLFM，该技术将事件相机集成到傅立叶低频成像系统中，以千赫速度促进容积成像。研究小组展示了 EventLFM 在 1 kHz 时间分辨率下重建快速移动3D物体复杂动态的能力。通过受控照明实验，他们展示了该技术对脉冲宽度短至 1 毫秒的高频三维闪烁物体进行成像的能力。

EventLFM

此外，该技术还能有效捕捉散射组织内的快速动态信号，通过对小鼠大脑切片中的神经元活动进行成像，模拟了一系列 DMD 模式，以千赫速率诱导出独特的时空足迹。

该团队还成功地在3D空间内对自由移动的秀丽隐杆线虫体内表达GFP的神经元进行了成像和跟踪，帧频达到500赫兹。深度学习重建网络与 EventLFM 的整合大大提高了成像质量，增强了3D分辨率。

这项报告工作为研究人员提供了一种以千赫速度观察3D动态生物过程的新工具。

研究人员说：“我们设计的 EventLFM 将事件相机与傅立叶 LFM 系统集成在一起，从而能够以千赫速度对复杂、快速的生物过程进行成像，并具有较高的三维分辨率。”

他们补充说：“应该指出的是，我们的实验结果所显示的千赫兹帧速率是由累积时间决定的，而累积时间可在后处理步骤中调整，不会影响数据捕获速度。通过进一步缩短累积时间，我们可以增强系统捕捉超过千赫兹速率的动态过程的能力。”

科学家们预测：“我们重点介绍了 EventLFM 对散射小鼠脑组织中闪烁神经元信号的成像能力，以及对自由移动的秀丽隐杆线虫中 GFP 标记神经元的追踪能力。鉴于其简单性、超快3D成像能力以及在散射环境中的稳健性，EventLFM 有潜力成为各种生物医学应用中可视化复杂、动态三维生物现象的宝贵工具。”

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