Ezt látják, akik virtuális sétát tesznek egy agysejt belsejében

Nincsen túlélhető és fenntartható jövőnk tudomány nélkül, ahogy nekünk sincsen nélkületek. Támogasd a Qubit munkáját!

A Fantasztikus utazás című 1966-os sci-fiben egy tengeralattjáró legénységét mikroszkopikus méretűvé kicsinyítik, és így küldik őket az emberi test belsejébe, hogy kijavítsanak egy agyi károsodást. Ehhez hasonló élményt ígér az az új eszköz, amely a 20. századi sci-fi-írók és fizikusok vízióit ötvözi.  

A Nature Medicine-ben bemutatott találmány lehetővé teszi, hogy a kutatók egy virtuálisvalóság-headsettel felszerelkezve beléphessenek a testbe, és belülről fedezhessenek fel egy-egy sejtet vagy más biológiai struktúrát. Ráadásul a képet, amit kapnak, még csak nem is komputer generálja, legfeljebb feljavítja: óriási felbontású mikroszkóp segítségével kapják a képeket a sejtből, majd egy szoftver a mikroszkóp kétdimenziós adataiból lebilincselő háromdimenziós vizualizációt készít. Amellett, hogy szép, az eljárás azt is lehetővé teszi, hogy a tudósok új, szinte személyes képet kapjanak a testen belüli biológiai struktúrákról, hogy jobban megértsék a sejtek belső működését, és könnyebben felfedezhessék egy-egy betegség kiváltó okait.

A vLUME nevű szoftvert a Cambridge-i Egyetem és a háromdimenziós képelemzéssel foglalkozó Luma VR nevű cég együttműködésében fejlesztették. A cél az volt – mondta Steven Lee, az egyetem biofizikai vegyész munkatársa, a tanulmány egyik szerzője –, hogy „érdekes új módokon lássanak dolgokat”. A projektben részt nem vevő Hermes Bloomfield-Gadêlha, a Bristoli Egyetem munkatársa pedig úgy fogalmazott, hogy a természetes mintázatok felismerése kulcsfontosságú a tudományban, „ez az izgalmas új fejlesztés pedig lehetővé teszi, hogy mintázatokat lássunk meg, és kapcsolatba lépjünk a rejtett molekuláris világ struktúráival”. 

Lee vezetésével a találmányról beszámoló IIIE.org (ez amúgy az elektro- és villamosmérnökök New York-i központú szakmai szövetségének a honlapja) újságírója fel is vette a VR-headsetet, és tett egy kirándulást az agysejtek univerzumában. Mint írta, először madártávlatról néztek rá a neuronra, látszottak a hosszúkás, csőszerű axonok, amelyek az agysejtek közötti információkat továbbítják elektromos impulzusokkal. Közelebb „lépve” látszott, hogy az axon csőszerű struktúrája valójában gyűrűkből épül fel, köztük a 100 nanométeres tartományban mérhető rések találhatók, és még a gyűrűk falából kilógó molekulák is láthatóvá váltak. Minderről videó is készült:

A képben oda-vissza lehet zoomolni, emellett elemzésekkel, kézírásos jegyzetekkel is ellátható, a szoftver és a mikroszkóp kettőse tehát nemcsak a belső struktúrák tanulmányozására, hanem azok bemutatására is alkalmas. 

A szupernagy felbontású mikroszkóp óriási áttörést jelentett, a korábbi tudományos felfogás szerint ugyanis a 250 nanométeres tartományon túl nem lehet tovább finomítani a mikroszkópok képét – nem csoda, hogy a fizikai akadály legyőzése kémiai Nobel-díjat ért 2014-ben. 

Az 5-10 nanométeres tartományban is értékelhető képek azonban jobbára kétdimenziósak. A vLUME-ban az a leleményes, hogy térbeli pontfelhővé rendereli a szupernagy felbontású képek milliónyi pontjából érkező információt, amelyet aztán feltárnak és elkülönítenek az algoritmusok, végül az eszköz analizálja a komplex adatcsomagot, hogy megmutatkozzanak a biológiai struktúrákban fellelhető mintázatok.

A szoftvert ingyen bocsátják a kutatók rendelkezésére, amennyiben tudományos céllal akarják használni, csak a VR-headsetet kell hozzá beszerezni. Tudni kell, hogy a szoftver jelenlegi verziója egyelőre csak sejtek statikus képeivel tud dolgozni, de Lee és kollégái remélik, hogy a továbbfejlesztett változat már valós időben is képes lesz élő sejteket mutatni. Az élő szervezet tanulmányozásánál jelenleg csak 10-60 perces csúszással tud képet adni az eszköz, de az eredmény így is lenyűgöző.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: