Quanta显微镜实现原生比特平面速率的荧光成像

活细胞荧光显微镜仍受限于有限的光子预算和曝光积分式检测，在时间采样与图像质量之间形成了根本性的权衡。在此，我们提出量子显微镜（quanta microscopy, QM），一种将高速单光子采集与自监督时空重建相结合的光学-计算框架。QM 将高度稀疏的二值光子检测图（或称位平面）转换为多比特灰度荧光图像序列，在传感器原生 50 kHz 节奏下每个位平面生成一帧输出，且无需时间分箱。我们在具有不同空间和时间特征的多种生物样本上展示了 QM，包括形态各异的亚细胞细胞器、搏动的 hiPSC 来源心肌细胞中的快速收缩动力学，以及原代皮层神经元中电刺激诱发的钙响应瞬变。通过将量子级采集与数据驱动的图像形成相结合，QM 拓宽了活细胞荧光显微镜在光子受限条件下对快速细胞生理进行定量分析的应用范围。

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