Nat Methods：赵唯淞/李浩宇/陈良怡合作发明SN2N自启发去噪方法，实现快速、温和的长时程超分辨成像

应用举例：SN2N实现长时程活细胞STED成像

研究者还将RL-SN2N应用于商用STED系统（Abberior Instruments STEDYCON），在低光照和短像素持续时间条件下进行成像。在这一设置下，RL-SN2N成功捕捉到了在线粒体（PK Mito Orange标记【9】）融合和分裂过程中复杂的嵴运动（图2），记录时间长达半小时，展示了自启发去噪方法在减少光漂白和维持高时间分辨率方面的有效性。

图2：SN2N允许长时程活细胞STED成像。a，低光照和短像素持续时间成像条件下的STED（左）和RL-SN2N（右）成像结果。b，a中白框区域的放大视图。c-d，线粒体融合（c）和分裂（d）的代表图像序列。黄色箭头和蓝色箭头分别标示线粒体融合和分裂的区域，白色箭头指示事件发生前的时刻。比例尺：500 nm（a-d）。（Credit:Nature Methods）

应用举例：SN2N提高SOFI重建效率

为了提高SOFI重建的效率，研究者将SN2N方法整合到SOFI重建流程中（SOFI-SN2N）。具体而言，原始图像序列首先计算n阶累积量，然后对这些图像应用RL-SN2N处理。研究者在活细胞实验中验证了二阶SOFI-SN2N的效果。结果显示，与传统20帧SOFI图像相比，二阶SOFI-SN2N显著减少了明显的雪花状伪影，能够从仅20帧图像中获得无伪影的结果，并成功记录了线粒体在10分钟内融合过程中线粒体外膜的动态精细变化（图3）。

图3：SOFI-SN2N在活细胞中高效重建SOFI。a, 基于SD-confocal显微系统的COS-7活细胞SOFI-20f成像及其SN2N结果。b，线粒体外模结构的放大视图。前三行，从上到下依次为：SD-confocal图像、二阶SOFI 20f重建结果和二阶SOFI-SN2N 20f结果；后三行为一个代表性的线粒体分裂事件。黄色箭头和白色箭头分别指示了线粒体分裂和分裂前的状态。比例尺：2 m（a, b）。（Credit:Nature Methods）

应用举例：双光子钙离子成像验证SN2N线性响应

针对钙离子成像这一具有时间冗余特性的数据，SN2N流程中也纳入了时间交错采样【6】策略（SN2N（temporal）），以在实现优异空间去噪效果的同时更好地维持时间信号稳定性。利用双光子显微镜数据对快速钙离子瞬变进行去噪，研究者验证了SN2N的线性响应。结果表明，SN2N在处理不同钙离子瞬变幅度时未出现非线性扰动，定量分析显示其去噪过程具有较高的准确性，具有更优的时空去噪能力（图4）。

图4：使用双光子显微镜数据验证SN2N线性响应。a, 从左到右：低信噪比的双光子钙离子数据、SN2N（时间重采样）去噪结果，以及高信噪比双光子钙离子数据（十倍成像信噪比）。底行显示了白框区域的放大视图。b，从a中黄色框区域提取的沿时间轴的荧光轨迹曲线。轨迹的Pearson相关系数（r）标记在右下角。比例尺：50 m（a）。（Credit: Nature Methods）

形象地说，SN2N技术就像一面神奇的镜子，通过自我反射和自我启发，将模糊的图像转化为清晰的图景，把那些难以辨识的生物信息逐渐呈现出来。它就像一位出色的解密者，能够将隐藏在迷雾中的生物世界的秘密一一揭示。SN2N巧妙地利用了超分辨率显微成像系统的物理特性，无需大量匹配图像的辅助，使得活细胞温和、长时程的超分辨成像成为现实。

SN2N不仅打破了传统超分辨显微成像技术在光子效率和数据需求方面的瓶颈，还能应用到多种现有的超分辨显微镜系统。通过SN2N，生物学家能够在长时程、高分辨率下，清晰地观察细胞内部复杂的动态变化，从而更地细胞的功能与机制。这一技术的应用，为深入探索细胞内部结构提供了全新的视角，同时也为生物医学研究和疾病机制的解析提供了强有力的工具。未来，研究者们期望将自启发学习去噪方法和基于物理模型的解卷积技术，包括稀疏解卷积方法，SACD以及其他超分辨方法进一步结合，以实现超高通量、超长时程多色深层超分辨成像系统，并致力于建立智能化的多类细胞器高精度互作分析平台，完成最终使命。

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