全息显微镜提供了对微型浮游生物生命的洞察

使用在数字显微镜中创建并使用人工智能(AI)进行解释的全息图，研究人员现在可以第一次在个人层面上跟踪微浮游生物的生活。该方法是哥德堡大学跨学科研究项目的成果。

浮游生物是地球上最重要的生物之一。世界上一半以上的氧气是由海洋中的浮游植物产生的。然而，关于这些生命形式的知识是有限的，主要是由于它们的大小。

哥德堡大学海洋生物学家ErikSelander说：“到目前为止，我必须在群体层面研究微型浮游生物，但由于有了这种基于人工智能的新型全息显微镜，我可以看到单个微型浮游生物如何移动、进食、生长和繁殖。”

在个人层面研究微型浮游生物的唯一方法

ErikSelander听到大学物理学教授GiovanniVolpe在之前的一次会议上谈到了一种新技术，即光通过粒子折射后会产生一个可以代替粒子进行研究的全息图。使用人工智能，可以以更高的速度分析全息图，提供更多、更精细的细节。Selander和Volpe随后开始了一个针对微型浮游生物的跨学科项目。

“对于我们每天看到的动物和鸟类等大型生物，我们非常了解谁吃谁，以及他们去哪里。我们开发的方法是唯一一种用于研究个体微生物的方法。水平，”乔瓦尼沃尔佩说。

人工智能使该方法更快

该方法使用LED光在全息显微镜中分析微浮游生物，从而确保生物体在此过程中不受影响。这一发现已发表在eLife杂志上。

“我们检查的微型浮游生物细胞只有百分之几毫米大小。但它们数量众多，以至于影响了海洋的整个碳循环。总的来说，单细胞微型浮游生物吸收的碳大约是我们人类的三倍化石燃料排放。现在我们能够在个人层面详细了解这些过程，“埃里克·塞兰德说。

在全息显微镜的帮助下，通过数码相机记录光与物质相互作用的方法在过去已经得到了很好的研究。但由于数字技术和最近的人工智能革命，这种方法变得更加有用，分析更加容易和快捷。

“通过将全息显微镜与人工智能相结合，现在我们可以在单个细胞水平上同时监测大量浮游生物细胞正在发生的情况，这在以前是一个挑战。虽然该技术已在海洋微生物中得到证明，但它在方法并且可以应用于任何微观生命形式，”哥德堡大学物理学博士生HarshithBachimanchi说。

“通过将细胞封闭在微型玻璃孔中，我们可以跟踪细胞的生长动态和游泳行为，从几小时到几天的整个生命周期，”

全息显微术还提供了一种快速且廉价的方法，用于对溶液中的细胞或其他颗粒进行计数、称重和确定大小。