本网讯 我校数量与经济学院全廷伟博士申报的《超发辨成像中快速超高密谋荧光分子定位及追踪》获国家自然科学青年基金项目立项，项目号为61205196，下达科研经费为25万元，项目研究起止时间为2013.1~2015.12。
基于荧光分子定位的超分辨成像(称为定位超分辨成像)技术突破了衍射极限，是显微成像领域的一个重要进展，在生命、医学、物理、化学等多个领域有极大的应用潜力。但是该技术目前存在时间分辨率低、分子标记过密区域无法成像、成像过程难以实时监控等不足，因此，用于复杂生物事件快速检测、分子追踪等领域存在较大挑战。针对上述不足与挑战，该项目拟开展如下工作：⑴通过增加信息量（荧光分子发光特性）和引入图像科学领域的工具，建立起适合于弱信号水平下，快速超高密度荧光分子定位方法；⑵在前一个工作基础上，融合分子追踪的概率模型和能量最小模型各自优势，发展快速的高通量高密度荧光分子追踪方法。本项目的研究将提升超分辨成像性能，拟解决分子追踪领域的一个公开问题：高密度数据分析与处理，从而为观测生命活动基本过程、分析活细胞中深层次分子动力学行为、以及相关研究提供有意义工具。
该本项目的特色在于，在超分辨成像中，所建立的方法，将为超分辨成像的时空分辨率提高及细胞中分子运动的特征分析提供有意义的支撑。其创新之处如下：⑴ 建立了适合弱信号水平下，快速超高密度荧光分子定位。相比常规的通过多个高斯拟合方式定位高密度分子的方法，本项目在申请人已实现弱信号下高密度分子定位基础上，将荧光分子发光特性引入定位环节中，拟在弱信号下显著提升荧光分子定位密度。本项目针对分子过密时，设计新的方案用来提取和并行处理子区域的信号，拟在图像分析速度方面，相比荧光分子位置概率分布计算方法，有3到4个数量级的提升。⑵ 建立快速高通量高密度荧光分子的追踪方法。现有的分子追踪方法，只考虑小数据量和稀疏态荧光分子的分析与处理，本项目拟实现高通量的数据处理和小空间尺度（高密度态）的荧光分子位置的连接，解决分子追踪领域中的一个公开问题：高密度荧光分子轨迹的获取。
该项目拟解决关键的科学技术问题：⑴ 怎样将荧光分子发光特征有效的融合到分子定位方法中；⑵ 怎样解决荧光分子过密时，子区域信号提取的有效性；⑶ 在尺度较小的空间，怎样实现荧光分子间的有效连接；将展开如下两方面的研究：⑴ 建立适合弱信号水平、快速、超高密度荧光分子定位方法。⑵ 在突破超高密度荧光分子定位的基础上，发展快速高通量分子追踪方法。这些方案设计，拟实现快速高通量高密度荧光分子追踪。
通过上述两个方面的研究，所建分子定位方法将提升定位超分辨显微成像的时间和空间分辨率，有助于实现生物事件的动态检测和获得荧光分子过密区域的超分辨成像结构；所建分子追踪方法将为细胞中分子运动的特征分析提供更为有效的工具。
