¿Qué pasaría si un microscopio nos permitiera explorar el microcosmos 3D de vasos sanguíneos, nervios y células cancerosas instantáneamente en la realidad virtual? ¿Y si pudiera proporcionar vistas desde múltiples direcciones en tiempo real sin mover físicamente la muestra y trabajado hasta 100 veces?más rápido que la tecnología actual?
Científicos de UT Southwestern colaboraron con colegas en Inglaterra y Australia para construir y probar un nuevo dispositivo óptico que convierte microscopios de uso común en sistemas de proyección de imágenes de múltiples ángulos. La invención, descrita en un artículo en la actualidad Métodos de la naturaleza , podría abrir nuevas vías en microscopía avanzada, dicen los investigadores.
"Es una tecnología completamente nueva, aunque los fundamentos teóricos de la misma se pueden encontrar en la literatura de ciencias de la computación antigua", dice el autor correspondiente Reto Fiolka, Ph.D. Tanto él como el coautor Kevin Dean, Ph.D.,son profesores asistentes de biología celular y en el Departamento de Bioinformática de Lyda Hill en UT Southwestern.
"Es como si estuviera sosteniendo la muestra biológica con la mano, girándola e inspeccionándola, lo cual es una forma increíblemente intuitiva de interactuar con una muestra. Al obtener imágenes rápidamente de la muestra desde dos perspectivas diferentes, podemos visualizar de forma interactivala muestra en realidad virtual sobre la marcha ", dice Dean, director del Laboratorio de Innovación de Microscopía de UTSW, que colabora con investigadores de todo el campus para desarrollar instrumentos personalizados que aprovechan los avances en microscopía óptica.
Actualmente, adquirir información de imágenes 3D de un microscopio requiere un proceso intensivo de datos, en el que cientos de imágenes 2D de la muestra se ensamblan en una llamada pila de imágenes. Para visualizar los datos, la pila de imágenes se carga luego enun programa de software de gráficos que realiza cálculos para formar proyecciones bidimensionales desde diferentes perspectivas de visualización en una pantalla de computadora, explican los investigadores.
"Esos dos pasos requieren mucho tiempo y pueden necesitar una computadora muy potente y costosa para interactuar con los datos", dice Fiolka.
El equipo se dio cuenta de que podía formar proyecciones desde múltiples ángulos por medios ópticos, evitando la necesidad de adquirir pilas de imágenes y renderizarlas con una computadora. Esto se logra mediante una unidad simple y rentable que consta de dos espejos giratorios que se insertan enfrente de la cámara del sistema de microscopio.
"Como resultado, podemos hacer todo esto en tiempo real, sin ningún retraso notable. Sorprendentemente, podemos mirar desde diferentes ángulos 'en vivo' a nuestras muestras sin rotar las muestras o el microscopio", dice Fiolka. "Creemosesta invención puede representar un nuevo paradigma para adquirir información 3D a través de un microscopio de fluorescencia ".
También promete imágenes increíblemente rápidas. Si bien una pila completa de imágenes en 3D puede requerir cientos de fotogramas de cámara, el nuevo método requiere solo una exposición de cámara.
Inicialmente, los investigadores desarrollaron el sistema con dos microscopios de hoja de luz comunes que requieren un paso de posprocesamiento para dar sentido a los datos. Ese paso se llama desvío y esencialmente significa reorganizar las imágenes individuales para eliminar algunas distorsiones de laPila de imágenes en 3D. Los científicos originalmente buscaron realizar este desviación de forma óptica.
Mientras experimentaban con el método de desvío óptico, se dieron cuenta de que cuando usaban una cantidad incorrecta de "desvío", la imagen proyectada parecía girar.
"Este fue el momento ¡ajá! Nos dimos cuenta de que esto podría ser más grande que un simple método de desvío óptico; que el sistema también podría funcionar para otros tipos de microscopios", dijo Fiolka.
"Este estudio confirma que el concepto es más general", dice Dean. "Ahora lo hemos aplicado a varios microscopios, incluida la microscopía confocal de hoja de luz y disco giratorio".
Usando el nuevo método de microscopio, obtuvieron imágenes de iones de calcio que transportaban señales entre las células nerviosas en un plato de cultivo y observaron la vasculatura de un embrión de pez cebra. También obtuvieron imágenes rápidamente de células cancerosas en movimiento y un corazón de pez cebra latiendo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por UT Southwestern Medical Center . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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