如何把細胞被激光照射的瞬間變化拍清楚，怎樣讓藏在深層組織裡的微弱信號不再“霧裡看花”，怎麼給完全透明的樣品勾勒出精確輪廓……近期，這些顯微成像面臨的關鍵難題，在中國科學院西安光機所姚保利研究員團隊持續攻關下，實現了突破性進展。

“我們把這些研究叫作‘追光捕快、察納顯微’。”5月27日，姚保利介紹，他們取得的三項突破性進展為生命科學、微納加工和超快物理過程觀測提供了新的觀察方法。

“要讓顯微成像跟上高速變化，使瞬態過程更清晰，是我們解決的第一個難題。”研究員柏晨告訴記者，傳統高速顯微成像常因進光不足導致畫面模糊失真，難以捕捉細胞被激光燒蝕這類瞬間變化。

為此，團隊提出高保真壓縮高速成像方法，通過給系統裝上高透光率的靜態編碼掩膜，採用雙光路同步採集架構，再配合自行研發的多先驗物理增強神經網絡進行智能重建，成功解析細胞光熱燒蝕等復雜多變的瞬間變化過程。

拍清了“快”的，團隊又把目光投向了如何讓顯微成像穿透生物深層組織。

由於樣品不同區域的折射差異會讓光波前扭曲得毫無規律，傳統方法僅能利用幾十顆導星來校正圖像，作用有限。於是，團隊提出多導星並行波前傳感方法，以數百顆導星對高度空間變化的波前畸變進行高效校正，且不明顯增加時間成本，也無需提升硬件要求。

正高級實驗師楊延龍形容：“現在我們可以一下子派出幾百個‘偵察兵’，同時把光路上的‘坑坑窪窪’摸清楚並修平，大視野裡的深層成像質量一下子就上去了。”

此外，許多生物樣品透明，常規無透鏡成像常丟失低頻相位信息，如同隻看到輪廓剪影，無法獲取完整厚度與形態細節。

團隊設計出一種基於多角度照明與編碼疊層的計算顯微成像方法。該方法採用“照明—探測”雙編碼模式，有效提升了相位重構精度，攻克了低頻相位信息缺失的難題。

姚保利表示：“基於目前團隊攻關的多種新型光學顯微成像技術，我們將深度融合人工智能算法，讓先進光學顯微成像技術的成像功能、信息獲取維度及性能指標再上新台階。”（記者 孫亞婷）