科学家研发出全新无透镜相机 可监测移动物体的神经元活动

研究人员劳拉·沃勒（Laura Waller）表示，无需扫描就可以监测自由移动物体中的神经元，并且只需图像传感器+漫射板，属于一种光场相机缩小版的设备将有望用来帮助盲人感知世界。

研究人员开发出了一种全新的无透镜相机，无需扫描即可生成3D影像。借助DiffuserCam，科研人员可以在没有显微镜的情况下检查活小鼠微神经元的活性。

加州大学伯克利分校计算成像实验室负责人劳拉·沃勒（Laura Waller）表示：“我们的成像方法可以监测自由移动动物中大量的神经元活动。对此，设备的一个更小版本或许能够用来帮助盲人感知世界。”

由于只在图像传感器顶部集成了一个漫射板，所以相机结构紧凑，价格低廉。然而，用于重建高分辨率三维图像的软件相当复杂。

 

DiffuserCam属于光场相机，而这种技术主要是捕捉光线碰撞图像传感器中的像素的数量，以及碰撞像素的角度。这种相机历来昂贵，而且空间分辨率有限。为此，沃勒开始思考是否可以采用更优的算法，通过带有不规则凸块的塑料表面来取代昂贵的微型透镜阵列。

沃勒和她的团队开发出了复杂的算法，并且对各种类型的漫射板进行了实验。她们发现，我们可以实现简单的光场相机概念。通过使用压缩传感来避免分辨率的损失，塑料的不规则凸块可以改进传统光场相机的性能。

沃勒团队计划将DiffuserCam用于美国政府的BRAIN计划，以开发出可植入的，生物相容的神经接口，从而帮助视听障碍患者。她们希望创建一种名为皮质调制解调器的设备，用以“读取”和“写入”动物大脑。对此，这款相机将成为读取设备的核心。

沃勒表示，通过这种方法来观察小白鼠大脑中的神经元传导可以帮助团队更多地了解感官知觉，并有可能用于治疗老年痴呆症和精神障碍等疾病。

新的成像技术能够捕捉这种神经元，而DiffuserCam可以一次成像数百万个神经元。沃勒团队希望这可以帮助她们更全面地了解大脑的工作原理。沃勒表示：“最引人注目的医学应用是对自由移动的动物进行神经元三维动力学的体内成像。如果神经科学家希望将动物行为与神经活动联系起来，动物就需要能够以自然的方式在环境中移动。”