在生物医学领域，单分子定位显微镜（SMLM）是超分辨率荧光成像的一项关键技术。通过使用间歇性闪烁的荧光分子标记蛋白质，SMLM 可以精确定位纳米尺度的单个分子，克服了传统显微镜的衍射限制，实现超分辨率图像的重建。然而，当前 SMLM 成像依赖于传统相机采集大量的图像进行分析与重构，不仅耗时长、计算量大，而且难以对细胞中的动态过程进行实时跟踪。

为了解决这一问题，法国巴黎文理研究大学朗之万研究所（Institut Langevin）、巴黎萨克雷大学DHNS和索邦大学视觉研究所的研究人员将事件视觉传感器与SMLM相结合，成功开发出了Eve-SMLM，为细胞生物学、医学、材料科学等领域开辟了全新视野。相关研究成果刊登在国际顶级学术期刊《自然》（Nature）的子刊Nature Photonics和Nature Methods上。

重塑 SMLM：事件视觉传感器如何实现超分辨率成像？

事件视觉传感器（EVS）也称为神经拟态视觉传感器，其灵感来源于人眼视觉原理。不同于普通相机在固定的曝光时间内收集光子信息，事件传感器的像素仅对光强度变化做出反应并发送信号，并且传感器的每个像素都是异步且独立的，这为SMLM成像提供了独特的优势，特别是对于检测间距接近的荧光分子信号。

高密度成像

在SMLM实验中，当多个荧光团发生重叠的时候，普通图像传感器很难区分单个分子的信号。但事件视觉传感器的像素可以通过单独检测荧光分子（ON）和非荧光分子（OFF）状态之间的转换，从中提取关键信息并有效地对时间信号进行重新采样，从而对密集的荧光团分子进行精确定位和成像重建。

减小数据负载

事件视觉传感器的像素仅在目标对象亮度发生变化时才生成数据，且不会重复记录相对静止不变的信息，因此仅产生包含关键信息的稀疏数据流。数据量的减少可以提高SMLM数据的存储、传输和分析效率，从而实现迅速及时的系统反馈，并节省宝贵的计算资源。

高动态范围

此外，相比普通的图像传感器，事件视觉传感器的像素对光照亮度变化更为敏感，这为研究人员准确检测和定位暗淡和明亮的荧光团提供了独特的优势。

“基于事件的探测器对光强度变化的响应速度更快，在典型的单分子成像条件下，信号变化可以在毫秒或甚至更短的时间内被检测到。在相同条件下，普通相机需要 35 毫秒的曝光时间才能收集足够的光子并形成清晰的定位。”

Dobbie, I.M. Event-based super-resolution microscopy. Nat. Photon. 17, 1028–1030 (2023).

借助事件视觉传感器在响应速度、数据量以及动态范围方面的独特优势，Eve-SMLM不仅在成像质量和分辨率上能够与传统科学显微镜相媲美，而且还克服了高密度成像的复杂性，标志着超高分辨率荧光成像领域的重大突破。

未来，这项创新的技术将有助于推动生物医学、细胞学、材料科学等领域的发展，为我们进一步探索生命科学的奥秘开辟新的道路。