Charge transport is a revealing probe of the quantum properties of materials. Strong interactions can blur charge carriers resulting in a poorly understood "quantum soup". Here we study the conductivity of the Fermi-Hubbard model, a testing ground for strong interaction physics, in a clean quantum system - ultracold $^6$Li in a 2D optical lattice. We determine the charge diffusion constant in our system by measuring the relaxation of an imposed density modulation and modeling its decay hydrodynamically. The diffusion constant is converted to a resistivity, which exhibits a linear temperature dependence and exceeds the Mott-Ioffe-Regel limit, two characteristic signatures of a bad metal. The techniques we develop here may be applied to measurements of other transport quantities, including the optical conductivity and thermopower.

Abstract Structured illumination microscopy (SIM) doubles the spatial resolution of a fluorescence microscope without requiring high laser powers or specialized fluorophores. However, the excitation of out-of-focus fluorescence can accelerate photobleaching and phototoxicity. In contrast, light-sheet fluorescence microscopy (LSFM) largely avoids exciting out-of-focus fluorescence, thereby enabling volumetric imaging with low photo-bleaching and intrinsic optical sectioning. Combining SIM with LSFM would enable gentle 3D imaging at doubled resolution. However, multiple orientations of the illumination pattern, which are needed for isotropic resolution doubling in SIM, are challenging to implement in a light-sheet format. Here we show that multidirectional structured illumination can be implemented in oblique plane microscopy, a LSFM technique that uses a single objective for excitation and detection, in a straightforward manner. We demonstrate isotropic lateral resolution below 150nm, combined with lower photo-toxicity compared to traditional SIM systems and volumetric acquisition speed exceeding 1Hz.

Abstract Structured illumination microscopy (SIM) is a broadly applicable super-resolution microscopy technique which does not impose photophysics requirements on fluorescent samples. Multicolor SIM implementations typically rely on liquid crystal on silicon (LCoS) spatial light modulators (SLM’s) for precise patterning of the excitation light, but digital micromirror devices (DMD’s) are a promising alternative, owing to their lower cost, increased imaging rate, and simplified experimental timings. Given these advantages, why do existing DMD SIM implementations either rely on incoherent projection, resulting in an order of magnitude lower signal-to-noise, or utilize coherent light at only a single wavelength? The primary obstacle to realizing a multicolor coherent DMD SIM microscope is the lack of an efficient approach for dealing with the blazed grating effect. To address this challenge, we developed quantitative tools applicable to a single DMD acting as a polychromatic diffractive optic. These include a closed form solution of the blaze and diffraction conditions, a forward model of DMD diffraction, and a forward model of coherent pattern projection. We applied these to identify experimentally feasible configurations using a single DMD as a polychromatic diffractive optic for combinations of three and four common fluorophore wavelengths. Based on these advances, we constructed a DMD SIM microscope for coherent light which we used to validate these models, develop a high-resolution optical transfer function measurement technique, and demonstrate SIM resolution enhancement for calibration samples, fixed cells, and live cells. This low-cost setup opens the door to applying DMD’s in polychromatic applications which were previously restricted to LCoS SLM’s.

ABSTRACT The phylum Apicomplexa includes thousands of species of unicellular parasites that cause a wide range of human and animal diseases such as malaria and toxoplasmosis. To infect, the parasite must first initiate active movement to disseminate through tissue and invade into a host cell, and then cease moving once inside. The parasite moves by gliding on a surface, propelled by an internal cortical actomyosin-based motility apparatus. One of the most effective invaders in Apicomplexa is Toxoplasma gondii , which can infect any nucleated cell and any warm-blooded animal. During invasion, the parasite first makes contact with the host cell “head-on” with the apical complex, which features an elaborate cytoskeletal apparatus and associated structures. Here we report the identification and characterization of a new component of the apical complex, P re c onoidal r egion protein 2 (Pcr2). Pcr2 knockout parasites replicate normally, but they are severely diminished in their capacity for host tissue destruction due to significantly impaired invasion and egress, two vital steps in the lytic cycle. When stimulated for calcium-induced egress, Pcr2 knockout parasites become active, and secrete effectors to lyse the host cell. Calcium-induced secretion of the major adhesin, MIC2, also appears to be normal. However, the movement of the Pcr2 knockout parasite is spasmodic, which drastically compromises egress. In addition to faulty motility, the ability of the Pcr2 knockout parasite to assemble the moving junction is impaired. Both defects likely contribute to the poor efficiency of invasion. Interestingly, actomyosin activity, as indicated by the motion of mEmerald tagged actin chromobody, appears to be largely unperturbed by the loss of Pcr2, raising the possibility that Pcr2 may act downstream of or in parallel with the actomyosin machinery.

Motility is essential for apicomplexan parasites to infect their hosts. In a three-dimensional (3-D) environment, the apicomplexan parasite Toxoplasma gondii moves along a helical path. The cortical microtubules, which are ultra-stable and spirally arranged, have been considered to be a structure that guides the long-distance movement of the parasite. Here we address the role of the cortical microtubules in parasite motility, invasion, and egress by utilizing a previously generated mutant (dubbed "TKO") in which these microtubules are destabilized in mature parasites. We found that the cortical microtubules in ~ 80% of the non-dividing (i.e. daughter-free) TKO parasites are much shorter than normal. The extent of depolymerization is further exacerbated upon commencement of daughter formation or cold treatment, but parasite replication is not affected. In a 3-D Matrigel matrix, the TKO mutant moves directionally over long distances, but along trajectories significantly more linear (i.e. less helical) than those of wild-type parasites. Interestingly, this change in trajectory does not impact either movement speed in the matrix or the speed and behavior of the parasite's entry into and egress from the host cell.

Why I Read the Slush Pile Peter Brown (bio) I've spent years reading submissions for journals and contests, including Antæus, The Walt Whitman Award, The National Poetry Series, Columbia Magazine, Salamander, Off the Grid Poetry Prize, and now the poetry pile for Consequence. Maybe it's a syndrome—serial slush-pile reader—a kind of codependency amongst all these unfiltered, unpolished, unsolicited, unselected authors and me. Or maybe the work I do is more valid than that, my truest contribution to American letters, more than anything I've written or published. I can't rule that out. We all need readers, don't we? Are these my truest brothers and sisters, all these writers, the lost shades in suspension outside the carnival lights, along the banks of the dark river? Maybe what I have in common with them is more significant than with anyone else, beyond nationality, identity, sexual joy, or dietary restrictions. We are a strange society, largely invisible to each other, a secret freak show whose only audience are the bats, moths, and nighthawks scrambling in the dying light. Each time I open my laptop and join them, I experience my reading as an act of imagination, too. I'm Alice stepping through the looking glass, Hunter S. Thompson bound for Vegas, a desultory Dante descending into Hell without Virgil to guide him. Crossing this threshold is a way of asking a question, not only what I might find in that lurid realm, but also what I imagine myself to be. This act of reading is about my own dis-orientation and secret suffering, as well as my own emptiness, my own experience of isolation and cultural disdain. Shouldn't I be an editor by now? Assistant editor? No doubt. Am I reading the slush again? Oh, dear. And yes, I have again become, if only in my own dark ideation, a kind of hero, not Alice or Dante or a carnie with a flashlight and a squashed pack of Winstons in his fist but a lifelong foot soldier who dies in the mud as his grandchildren back home are being born, whom everyone pretends to love, whom everyone takes for a sodden fool. There are other benefits. All delusions of heroism aside, it's too commonplace to say every young writer should grab an internship reading for a journal, publisher, or agent, to get a glimpse of the endless carnage out among the poppies. If what you're writing is hackneyed, you'll see it quickly there. The reading can even be a little hazardous. You might [End Page 6] discover what you hate is what you are, what you've been, what you've become. You might see that what you cherish hasn't made sense in two hundred years and give it all up, deciding to learn Russian instead, to return for good to reading Pushkin. Reading the slush, like everything essential related to real literature, is about humility and death—your own as well as everyone else's. What happens when no one reads our poems, these impassioned missives we fire off into the future like rockets to nowhere? There's something to be learned in thinking about that nowhere and what it means to us. It's the deepest thing we face. It's what separates every last one of us, what we all share, no matter your obsessions or language. I once heard W. S. Merwin say young poets should learn to write by translating, since they likely don't have anything to say yet. Reading the slush is similar to translation, I'd argue, because if you're doing it honestly, it teaches you to think and work outside yourself. Each submission you encounter allows you a new opportunity to put on the white wig and black robes of the judge, a new responsibility with real consequences. This is about finding literature, after all, and to do it well, you might have to go deeper than you want, to discard ideology, to leave whichever of your identities fascinates you the most under your seat for a minute. Wouldn't the time be better spent reading Sappho? Rilke or Saadi...

Biological images captured by a microscope are characterized by heterogeneous signal-to-noise ratios (SNRs) across the field of view due to spatially varying photon emission and camera noise. State-of-the-art unsupervised structured illumination microscopy (SIM) reconstruction algorithms, commonly implemented in the Fourier domain, do not accurately model this noise and suffer from high-frequency artifacts, user-dependent choices of smoothness constraints making assumptions on biological features, and unphysical negative values in the recovered fluorescence intensity map. On the other hand, supervised methods rely on large datasets for training, and often require retraining for new sample structures. Consequently, achieving high contrast near the maximum theoretical resolution in an unsupervised, physically principled manner remains a challenging task. Here, we propose Bayesian-SIM (B-SIM), an unsupervised Bayesian framework to quantitatively reconstruct SIM data, rectifying these shortcomings by accurately incorporating all noise sources in the spatial domain. To accelerate the reconstruction process for computational feasibility, we devise a parallelized Monte Carlo sampling strategy for inference. We benchmark our framework on both simulated and experimental images, and demonstrate improved contrast permitting feature recovery at up to 25% shorter length scales over state-of-the-art methods at both high- and low-SNR. B-SIM enables unsupervised, quantitative, physically accurate reconstruction without the need for labeled training data, democratizing high-quality SIM reconstruction and expands the capabilities of live-cell SIM to lower SNR, potentially revealing biological features in previously inaccessible regimes.