Логин
Пароль

Микроскопия в формате 3D

ГлавнаяПубликации → Микроскопия в формате 3D

15 июля 2021
203

В то время, как одни ученые мечтают бороздить необъятные просторы Вселенной, другие открывают новые миры в микромире – мире, который скрыт от наших глаз не в силу удаленности, а в силу своих мельчайших размеров.

Первые попытки проникнуть в этот микрокосмос были предприняты очень давно: уже в 1538 году итальянский врач Джироламо Фракасторо предложил комбинировать пару стеклянных линз таким образом, чтобы достигнуть большого увеличения объекта. Предполагается, что на основе этой идеи спустя полвека в Голландии был изобретен микроскоп.

Однако всемирную известность этому прибору принес выдающийся ученый Галилео Галилей: в 1624 году он усовершенствовал его конструкцию и назвал свое изобретение «оккиолино», что в переводе с итальянского означало «маленький глаз». Спустя год название было изменено на привычное для нас «микроскоп» товарищем Галилео по академии.

По мере развития науки, совершенствовалось и строение микроскопа, а вместе с тем расширялся горизонт его возможностей. Но еще совсем недавно ученые могли только мечтать о том, чтобы просматривать исследуемый объект под большим увеличением не только в одной плоскости, но и в трехмерном изображении, то есть в формате 3D.

Ученые из Юго-Западного университета, совместно с коллегами из Австралии и Англии, воплотили эту мечту в реальность. Они разработали и протестировали новое оптическое устройство, которое преобразует широко используемые микроскопы в многоугольные проекционные системы визуализации. Несмотря на то, что теоретические основы для этой разработки можно найти в старых учебниках по информатике, сама она является настоящей инновацией для научного мира.

Работу своего прибора инженеры описывают следующим образом: «Это похоже на то, как если бы вы держали биологический образец под рукой, вращали и осматривали его, взаимодействуя с образцом невероятно интуитивным образом. Очень быстро визуализируя образец с двух разных точек зрения, мы можем интерактивно создать его образ в виртуальной реальности на лету».

В настоящее время, чтобы получить объемное микроскопическое изображение исследуемого объекта, проводится интенсивная работа по обработке данных, в ходе которой сотни двухмерных изображений собираются в так называемый стек. Затем стек изображений загружается в графическую программу, которая выполняет вычисления для формирования двухмерных проекций с разных точек зрения на экране компьютера. Эти действия отнимают много времени, и для их выполнения может понадобиться очень мощный и дорогой компьютер.

Новый подход позволяет формировать проекции под разными углами с помощью оптических средств, минуя необходимость в получении стеков изображений и их визуализации с помощью компьютера. Это достигается с помощью простого и экономичного устройства, состоящего из двух вращающихся зеркал, которое вставляется перед камерой системы микроскопа.

В результате все происходит в режиме реального времени, без каких-либо заметных задержек. Образцы просматриваются под разными углами, при этом оставаясь на одном месте. Не сдвигается с места и микроскоп. В то время, как для получения всего одного стека изображений могут потребоваться сотни кадров, новый метод требует одной только экспозиции камеры.

Используя новую модель микроскопа, ученые смогли изучить пространственное строение ионов кальция, передающих сигналы между нервными клетками в культуре тканей. Кроме того, они изучили сосудистую сеть эмбриона зебры и его бьющееся сердце, а также просмотрели раковые клетки в движении. И это только первые шаги в глубины микрокосмоса, который теперь можно изучать в полном объеме и в режиме реального времени.

203
Порекомендуйте статью:
Комментарии (0):
Написать комментарий
Для того чтобы оставить комментарий необходимо зарегистрироваться
Помогите нам точнее определить ваше местоположение. Укажите в каком населенном пункте вы находитесь.