每年，我们的全球显微图像大赛奖（IOTY） 都会表彰生命科学成像领域的佼佼者。 获奖图像由来自科学和艺术领域的国际专家评审团精心挑选而来。
在过去的几个月里，我们展示了2020年IOTY大赛的获奖图像，并分享了图像背后的故事。 到目前为止，我们已经分享了美洲、亚太以及欧洲、中东和非洲三位区域获奖者的故事。 今天，我们来分享最后一个全球大奖的故事。
来自德国的Werner Zuschratter凭借他拍摄的完整大鼠胚胎共聚焦图像被评审团评选为全球冠军。 在这张色彩斑斓、引人注目的图像中，两个通道呈现组织不同的自发荧光颜色，而第三个通道则呈现用茜素红染色的骨骼。 我们与Werner 进行了交谈，以了解更多关于获奖图像的情况，并了解他对科学艺术的看法。
问：能给我们介绍一下您的科学背景吗？
答：我曾在达姆施塔特工业大学学习生物学，重点研究神经生物学。 1992年，我来到德国马格德堡我现在工作的莱布尼茨神经生物学研究所（LIN），管理一个电子显微镜和激光扫描显微镜的专业实验室。 LIN是一家专业研究学习记忆的研究机构，非常需要多种成像技术来探索各个层面（即从分子和细胞层面到小动物成像和人体核磁共振成像）可塑性的结构和功能关系。
为了在各类模型之间搭建更适合的桥梁，几年前我们建立了一个核心设施实验室，称为组合神经成像（CNI）平台实验室。 我和一位研究人类影像学的同事共同负责这一实验室的协调工作。 CNI每年为大约150个用户提供实验设备和培训。 CNI的科学家们也会从事自己的研究项目。
除了高分辨率成像和对动态过程的观察外，我的研究重点是使用烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）成像的时间分辨荧光寿命成像显微镜（FLIM）对代谢过程进行功能分析。 为此，我们开发了一个名为LINCam的超灵敏量子探测器。
问：您的获奖图像显示了什么？
答：图像显示的是一个大鼠胚胎，我使用共聚焦显微镜将其记录为一组单独的图像（每层有7×13个图像，共有168层），然后将其拼合成一个完整图像。 原始数据共计22.9 GB。
单个图像在不同的光谱范围内（蓝、绿、红）依次记录，三个通道中的两个通道呈现组织不同的自发荧光颜色，而第三个通道则呈现用茜素红染色的骨骼。 该样本最初是在以前的一个研究项目中制备的，目的是探索药物对胚胎发育的影响。
我重复使用这一样本来测试整个大鼠胚胎（使用共聚焦显微镜或光片显微镜）透明化方法的质量，在无标记成像实验中结合组织化学染色从自发荧光中提取信息，并使用先进的光谱和时间分辨显微镜技术（如FLIM）识别不同的自发荧光信号。
2020年IOTY大赛全球大奖得主Werner Zuschratter拍摄了一个固定且透明化的完整大鼠胚胎的三通道大尺寸共聚焦图像。
以下是成像步骤的技术细节：
成像步骤：
- XY平铺扫描7 × 13个视野，每个视野层切扫描168层，步进20µm
- 放大率：5 × 0.15 NA物镜
- 灰度值：12位
- 图像尺寸：2329 µm × 2329 µm × 3360 µm
- 扫描分辨率：每张图像为512 × 512，降噪模式：线平均值为3
- 内存需求：单个视野层切252 MB； 所有图像为22.9 GB
- 激发：通道1：405 nm； 通道2：483 nm； 通道3：568 nm
- 检测：通道1：430-470 nm； 通道2：496-541nm； 通道3：641-690 nm
后期处理：
在后期处理时（如Z-投影、合并通道和调整颜色/对比度），我使用了ImageJ/Fiji和Adobe Photoshop软件。
问：您为什么选择提交这张图像？
答：使用显微镜以3D方式采集这种大尺寸几乎完全透明的样本，同时还要靠组织特定的自发荧光（通过光谱分离或其荧光寿命）来区分组织，确实是一项挑战。
因此，我们重复利用了最初只是为开发研究制备的旧样本，并使用共聚焦和时间分辨光片显微技术对其进行了成像。 扫描后得到了令人赞叹的图片，既散发出非凡的美感，又能发人深思。 因此，我觉得其中一张照片可能有资格提交给这次大赛。
问：科学艺术对您意味着什么？
答：使用显微镜以3D方式采集这种大尺寸几乎完全透明的样本，同时还要靠组织特定的自发荧光（通过光谱分离或其荧光寿命）来区分组织，确实是一项挑战。
在这方面，显微镜提供了大量的机会来激发创造力和灵感，并磨砺人们对新事物的眼光。 例如，三年前，我们在一个画廊里举办了一次艺术展，展出了我们的用户提供的图片，我们希望利用这次艺术展发起与公众关于科学和艺术的对话。 我们还在研究所里为参观者举办了一个长期展览。
问：您什么时候在哪里第一次使用显微镜？
答：我对显微摄影的兴趣是在达姆施塔特工业大学学习期间产生的。 当时，在实践课上，大家都是在显微镜前坐上几天，画出通过目镜看到的物体，但我认为这种方法不适合收集数据。 幸好我未来的老板让我使用一台配备了模拟相机和自动曝光测光的研究级显微镜。
在我毕业和撰写博士论文期间，我见识到了电子显微镜的世界。 20世纪90年代，随着共聚焦显微镜的出现，荧光染料的改进，以及分子生物标记技术的引入，我又转向了光学显微镜，重点研究活细胞成像的动态过程。
由于功能性活细胞成像需要低剂量的照射光，以尽量减少光毒性，我们的机构主要研究基于单光子计数原理的超灵敏成像过程。 这一努力最终促成了用于FLIM的新相机——LINCam的开发。
问：您在工作中使用什么显微镜，您喜欢奥林巴斯显微镜的哪些方面？
答：除了电子显微镜之外，我们部门还有许多荧光显微镜。 其中包括几台来自不同厂家的共聚焦、光片、STED和FLIM显微镜。
我欣赏奥林巴斯显微镜的地方是它们的模块化结构，以及它们的高透明度和优秀的光学质量。 由于这些原因，我们在FLIM的一个设置中使用了带TIRF的奥林巴斯IX81倒置显微镜。 此外，我们的一台光片显微镜是基于奥林巴斯MVX10变焦显微镜搭建的。 在最近访问德国汉堡的奥林巴斯欧洲总部期间，我们在一台SpinSR10转盘共聚焦显微镜上测试了我们的LINCam，看到了转盘共聚焦显微镜为3D FLIM应用带来的卓越性能和可能性。
问：您想要对什么人的支持表示感谢吗？
答：首先，我想感谢评委们对我的高度评价以及授予我的全球IOTY奖项。 我还要感谢我的CNI核心实验室团队，感谢他们的出色合作。
我们仍在不断寻找优秀的显微图像作品
IOTY获奖图像背后的故事激励着我们发现显微镜下的美。 如果您有自己的显微图像可以分享，我们鼓励您将自己最满意的作品（最多3张）提交到我们的2021年IOTY大赛!
与此同时，别忘了下载我们的IOTY图片集，为您的显微成像创作提供灵感。 您还可以在这里找到各种虚拟背景图，为您的在线会议添加醒目背景，还有各种各样的壁纸，可以美化您的手机和桌面屏幕。
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