朱崇愷

利用超快相機(jī)未來(lái)也許能觀測(cè)到神經(jīng)元間的通訊

一年多以前，美國(guó)加州理工學(xué)院的汪立宏教授開(kāi)發(fā)了世界上拍照速度最快的相機(jī)，每秒可拍攝10萬(wàn)億張照片。它甚至可以捕獲傳播中的光線。但是，無(wú)論多快的相機(jī)也無(wú)法拍攝看不見(jiàn)的東西。為此，汪教授又開(kāi)發(fā)了一種新的相機(jī)，可以以每秒1萬(wàn)億張照片的速度拍攝透明物體。《科學(xué)進(jìn)展》雜志于2020年1月17日刊登了相關(guān)論文。

汪教授解釋說(shuō)，新的成像系統(tǒng)將他先前開(kāi)發(fā)的高速攝影系統(tǒng)與原有的相襯顯微技術(shù)相結(jié)合，旨在更好地對(duì)基本上透明的物體進(jìn)行成像，比如大部分是水的細(xì)胞。相襯顯微技術(shù)是由荷蘭物理學(xué)家弗里茨·澤爾尼克（Frits Zernike）于1942年發(fā)明的，同時(shí)還是1953年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)成果。這是一種光學(xué)顯微技術(shù)，光線在穿過(guò)透明的樣品時(shí)，由于介質(zhì)的不同會(huì)產(chǎn)生微小的相位差，而這個(gè)相位差可以被轉(zhuǎn)換為圖像中的幅度或?qū)Ρ榷鹊淖兓?，這樣就可以利用相位差來(lái)成像。

這項(xiàng)技術(shù)在物理、生物學(xué)或化學(xué)等許多領(lǐng)域內(nèi)都有應(yīng)用價(jià)值。比如說(shuō)，當(dāng)神經(jīng)元傳播信號(hào)時(shí)，我們可以看到神經(jīng)纖維的微小擴(kuò)張;對(duì)于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，也許我們可以通過(guò)這種技術(shù)實(shí)時(shí)看到神經(jīng)元之間的通訊;此外，由于溫度會(huì)改變空氣中光的相位，因此該系統(tǒng)可以對(duì)火焰鋒面如何在燃燒室中擴(kuò)散進(jìn)行成像，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的前沿研究很有幫助。