分子动力学的无追踪均方位移分析

在此我们介绍一种基于图像推导的均方位移（iMSD）分析方案，这是一种基于涨落的技术，用于量化活细胞中亚细胞结构——如蛋白质、细胞器和纳米颗粒——的平均时空动力学。与依赖离散目标定位和轨迹重建的单颗粒追踪不同，iMSD 直接从标准延时图像堆栈中计算荧光强度涨落的时空自相关函数。该方法克服了单颗粒追踪在高密度或低信噪比环境中的局限性，无需轨迹连接即可提供稳健的系综平均。本方案详述了图像采集参数的优化、时空相关函数的计算，以及对所得相关峰方差进行高斯拟合以推导 iMSD 曲线。预期结果包括同时提取扩散系数、异常指数和限制维度，使用户能够区分不同时间尺度上的布朗运动、超扩散运动和受限运动。该方法的时间动态范围取决于成像模式：标准共聚焦扫描可分辨细胞器和膜蛋白典型的毫秒级动力学，而基于相机或线扫描的配置则是捕获快速胞质扩散所必需的。该方法的独特之处还在于能够提供运动物体平均尺寸的信息。完整流程中图像采集和计算分析的主动操作时间约为 4–6 小时。需要具备荧光显微镜和数据处理的 basic 经验。

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