Dans le film de 1966 Voyage fantastique, un sous-marin américain et son équipage sont réduits à une taille microscopique et injectés dans le corps d'un homme comateux. Médecin soviétique qui a fait défection aux États-Unis pour tenter de détruire un caillot de sang dans son cerveau qui menace sa vie. vie. Depuis lors, l’idée de pouvoir réduire les gens à une échelle microscopique, souvent pour résoudre une sorte de problème médical, a fait son chemin dans diverses parties de la culture populaire. Mais pas encore dans la réalité.
Malheureusement, les scientifiques et les ingénieurs n’ont pas encore développé de véritable rayon rétractable. Mais des enquêteurs de l’Université britannique de Cambridge et d’une société de logiciels d’analyse d’images 3D Lumière VR ont mis au point une méthode qui utilise réalité virtuelle permettre aux chercheurs de « se promener » à l’intérieur de cellules individuelles afin de mieux comprendre certains problèmes fondamentaux de la biologie et, ce faisant, d’apprendre à développer de meilleurs traitements.
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« La biologie se déroule en 3D et la visualisation de données 3D sur un écran 2D est restrictive. » Steven Lee, lecteur en chimie biophysique au département de chimie de Cambridge et directeur du Lee Lab, a déclaré à Digital Trends. « En implémentant des données dans un environnement VR, on peut se promener intuitivement dans leurs données, en visualisant les trois dimensions dans un seul paramètre. [Notre logiciel], vLUME, vous permet de visualiser instantanément des artefacts, des clusters et diverses caractéristiques en VR qui prendraient autrement beaucoup de temps.
Être capable, par exemple, d'imager une cellule immunitaire à partir de votre propre sang, puis d'observer autour d'elle en trois dimensions, est certainement impressionnant. Aussi étrange que puisse paraître l’idée d’explorer une cellule unique de taille géante, elle peut contribuer à rendre le processus de compréhension moins complexe. résumer et laisser les chercheurs faire des choses comme observer comment les cellules antigéniques déclenchent des réponses immunitaires dans le corps d'une manière jusqu'alors inimaginable. échelle.
Transformer les images du microscope en un environnement tridimensionnel
Comme on peut s'y attendre, ce processus de visualisation est assez complexe. Anoushka Handa, une autre chercheuse du projet, qui a réalisé la démonstration des cellules immunitaires susmentionnée, a expliqué que l'approche utilise un technique appelée imagerie de super-résolution, qui transforme une image de microscope plat en une image 3D explorable en construisant une image un point à la fois. temps.
"Une image typique contient des millions de points individuels, appelés localisation", a déclaré Handa à Digital Trends. « Cela nous permet d’observer la biologie à des résolutions spatiales plus élevées que ce qui serait possible avec l’imagerie conventionnelle. Chacune de ces localisations représente une molécule biologique d’intérêt particulière, qu’il s’agisse d’une seule protéine [ou] d’un seul anticorps, lié à une molécule fluorescente individuelle. Nous utilisons [ensuite] un élément optique spécial qui permet de déterminer la position de ces sondes en 3D, à partir d'une image 2D. C’est [appelé] la « fonction d’étalement des points à double hélice ».
Une fois ces localisations traitées et identifiées, le fichier peut être téléchargé dans le système de visualisation VR et ouvert dans vLUME.
"Les orientations futures pourraient inclure l'incorporation d'un outil multi-utilisateur permettant à de nombreux utilisateurs d'utiliser vLUME dans le même environnement", a déclaré Lee. « Cela permet aux chercheurs d’interagir rapidement avec leurs données à distance, ce qui, compte tenu de la pandémie, devient de plus en plus utile. En outre, nous envisageons d’incorporer des outils avancés d’imagerie informatique, tels que des méthodes de formation ciblées pour l’apprentissage automatique, afin de mieux comprendre les données 3D complexes.
Un document décrivant le travail a été récemment publié dans la revue Nature Methods.
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