艾德思：学术推文基于近红外图像视觉的近红外图像自动识别胡明强



基于近红外图像视觉的近红外图像自动识别

Yuqian Ma, Jin Bao,Yuanwei Zhang,Zhanjun Li,Xiangyu Zhou, Changlin Wan, Ling Huang,Yang Zhao, Gang Han, and Tian Xue

原文: Mammalian Near-Infrared Image Vision through Injectable and Self-Powered Retinal Nanoantennae.Cell.2019 Feb 27. 

哺乳动物看不到波长超过700 nm的光,这一局限性是由于光子探测的物理热力学性质所致.哺乳动物眼睛视网膜里感光细胞中的感光蛋白不能够感知超过700nm的红外光,更不能在大脑中形成红外光图像视觉.该文章结合视觉神经生物医学与创新纳米技术,首次实现哺乳动物裸眼红外光感知和红外图像视觉能力.

研究人员设计了一种水溶性的pbUCNPs,它利用ConA (刀豆蛋白A)与感光细胞膜表面特异糖基分子形成糖苷键,从而牢固的贴附在感光细胞感光外段的表面.

UCNPs(镧系元素参杂的上转换纳米颗粒)可以将700-1700的近红外光(NIR)转化成可见光(如绿光)

研究人员用 980nm 光刺激下注射小鼠瞳孔,发现实验存在明显的瞳孔收缩.

研究人员还通过多种神经视觉生理实验,从单细胞电生理记录,在体视网膜电图(ERG)和视觉诱发电位(VEP),到多层面的视觉行为学实验,证明了实验小鼠获得了感知红外线的能力,还可以分辨复杂的红外图像.

同时研究人员发现pbUCNPs纳米材料具有良好的生物相容性,通过小胶质细胞标记Iba1染色检查了视网膜中的潜在炎症,计算视网膜外核层的数量,检测视网膜细胞凋亡的末端转氨酶,都没有变化,所有结果表明注射pbUCNPs不引起明显的急性或长期副作用.值得指出的是,在获得红外视觉的同时,小鼠的可见光视觉没有受到影响.而且令人兴奋的是动物可以同时看到可见光与红外光图像.

这些纳米颗粒不仅提供了在人体内紧密集成的潜力,以扩展视觉谱,而且还提供了各种不同的方式来探索动物视觉相关行为.除了增强视觉能力外, 在医学上,它可以作为一个完整的/光控制的系统,在视觉功能的修复和眼病药物的传递方面都是有用的.

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