В целом эмбрион рыбок данио, состоящий из более чем 26 000 детальных изображений. Фото из журнала клеточной биологии
Когда Google Планета Земля впервые вышла в свет в 2005 году, у многих из нас был похожий опыт. Глядя широко раскрытыми глазами на экран нашего компьютера, мы приблизили изображение Земли в космосе к Северной Америке, затем к Соединенным Штатам, затем к нашему родному государству, затем к городу, а затем к району, и в конечном итоге загипнотизировали видом только нашего собственный дом или многоквартирный дом.
Последующее увеличение на комбинированном изображении эмбрионов рыбок данио. Фото из журнала клеточной биологии
Теперь исследовательская группа из Медицинского центра Лейденского университета в Нидерландах сделала такой же опыт возможным для фрагмента биологической ткани. Как подробно описано в статье, опубликованной вчера в Журнале клеточной биологии, исследователи создали новую технологию, которую они называют «виртуальной наноскопией». Сшивая вместе тысячи изображений с помощью электронного микроскопа, они позволяют зрителям изменять масштаб изображения с уровня ткани. вниз, чтобы увидеть внутри клетки людей в деталях. Вы можете сами испытать эту технологию на веб-сайте журнала, используя изображение эмбриона рыбок данио в качестве демонстрации.
С 1950-х годов электронные микроскопы позволили биологам увидеть структуры внутри клеток в мельчайших деталях. Проблема, особенно для непрофессионалов, заключается в том, что эти изображения настолько увеличены, что трудно точно сказать, на что вы смотрите. Крошечные участки клетки фиксируются на каждом снимке, но если смотреть на них изолированно, их трудно мысленно представить с точки зрения всей клетки, не говоря уже о куске ткани или целом организме.
Кроме того, сам процесс исследования страдает от ограничений этого подхода. Микроскописты обычно сканируют образец, чтобы получить обзор с более низким разрешением, а затем увеличивают масштаб, чтобы получить детальные изображения только в тех областях, которые кажутся интересными. Исследователи отмечают, что возвращение позже к крупным планам других областей часто может быть трудным, если не невозможным, потому что некоторые типы сохраненных образцов могут со временем разрушаться.
В ответ исследовательская группа разработала новый способ объединения тысяч различных изображений электронного микроскопа для создания целостного и интерактивного целого. В рамках этого процесса тысячи слегка перекрывающихся изображений собираются на одном начальном этапе. Затем автоматизированная программа фактически объединяет их вместе, используя метаданные об ориентации отдельных изображений и алгоритм, который сравнивает сходные функции в каждом из них, чтобы точно определить, где они должны быть размещены.
Показанный эмбрион рыбок данио состоит из более чем 26 000 отдельных изображений. Огромный файл весит 281 гигапиксель с 16 миллионами пикселей на дюйм. Весь эмбрион имеет длину 1, 5 мм, и вы можете перейти от увеличенного изображения целого к детальному представлению о структурах, таких как ядро, в конкретной клетке.
Новые технологии послужат не только интернет-развлечениями для научно-склонных. Исследователи заявляют, что их новый метод может быть использован, чтобы помочь другим ученым сделать открытия, потому что они будут более способны связывать структуры с функциями в различных масштабах. В качестве доказательства они использовали методику для анализа эмбрионов рыбок данио, кожной ткани человека, эмбрионов мышей и клеток почек мышей.
