Los microscopios ópticos de última generación producen conjuntos de datos tridimensionales voluminosos que son difíciles de analizar. Ahora, dos académicos postdoctorales del Instituto Kavli de Física Teórica KITP de la Universidad de California en Santa Bárbara han desarrollado un medio para reducir el tamaño de los datosy procesamiento por órdenes de magnitud.
Aprovechando la estructura en capas de muchos especímenes biológicos, Sebastian Streichan e Idse Heemskerk crearon el entorno de análisis de superficie de imagen ImSAnE, un método que construye un atlas de mapas bidimensionales para superficies de tejido dinámicas como el embrión de la mosca de la fruta temprana. Sus hallazgos aparecen en la revista Métodos de la naturaleza .
Al implementar ImSAnE como una caja de herramientas MATLAB de código abierto, los investigadores de KITP proporcionan una herramienta práctica y altamente accesible para la reducción de datos y el análisis de tejidos en capas. MATLAB es un lenguaje de alto nivel y un entorno interactivo utilizado por millones de ingenieros y científicos para explorary visualizar ideas y colaborar entre disciplinas.
"Ahora podemos registrar todo el desarrollo de las moscas de la fruta desde un par de cientos de células hasta que un gusano sale del cascarón y se arrastra, en una resolución que es lo suficientemente buena como para rastrear células individuales", dijo Streichan. "Tales datos nos permiten responderpreguntas básicas sobre la biología del desarrollo y el papel de la física en la configuración del cuerpo en desarrollo ", agregó Heemskerk.
La desventaja de las grabaciones de alta resolución es el conjunto de datos muy grande resultante. "Una grabación de 10 horas es fácilmente de 2 terabytes TB, lo que excede la capacidad del disco duro de la mayoría de las computadoras y tomaría 100 horas para transferir con una buenaConexión a Internet ", dijo Heemskerk." Eso hace que sea difícil extraer la información que queremos de los datos ".
A menudo en biología, la acción está en una superficie curva de interés. Aunque el registro del cubo que contiene esta superficie es de 2 TB, la superficie en sí es de solo unos pocos gigabytes. ImSAnE se aprovecha de esto al aislar la superficie y reducirlaa una cantidad de imágenes 2D superpuestas que contienen la misma información, al igual que hacer mapas de la Tierra, por eso denominaron su método "cartografía de tejidos". La cartografía hace que los datos resultantes no solo sean mucho más pequeños sino también mucho más fáciles de interpretar.
Si bien las proyecciones cartográficas de tejido de ImSAnE son muy útiles, producen una distorsión similar a lo que sucede en las proyecciones comunes de Mercator de la Tierra, en las que África y Groenlandia aparecen del mismo tamaño. Sin embargo, ImSAnE corrige automáticamente dicha deformación para permitir una medición correctade cantidades como el tamaño de la celda.
ImSAnE hace esto de una manera completamente general, incluso para superficies de formas complicadas que cambian con el tiempo. Para demostrar el poder de su método, Streichan y Heemskerk decidieron aplicarlo a una grabación en vivo de un corazón de pez cebra, golpeando aproximadamente dosveces por segundo mientras sufría una deformación dramática. "Al mapearlo en el plano pudimos seguir las células en un instante", dijo Streichan. "Entonces, una tarea que solía ser muy difícil ahora se está volviendo relativamente simple".
ImSAnE permite a los científicos aprovechar mejor los microscopios de vanguardia. Analizar ciertos datos ahora lleva un par de días en lugar de un par de meses y requiere mucha menos infraestructura computacional, ahorrando tiempo y dinero.
"ImSAnE es una alternativa al procesamiento de datos en 3D de la fuerza bruta que permite a las personas analizar cuantitativamente órganos con forma compleja con relativa facilidad", señaló Streichan. "El programa es especialmente útil para los biólogos que de otro modo tendrían que adquirir el conjunto de habilidades yhardware para manejar datos grandes "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Bárbara . Original escrito por Julie Cohen. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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