Программное обеспечение виртуальной реальности, которое позволяет исследователям «ходить» внутрь и анализировать отдельные клетки, может быть использовано для понимания фундаментальных проблем биологии и разработки новых методов лечения болезней.
Программное обеспечение под названием vLUME было создано учеными из Кембриджского университета и компанией Lume VR Ltd., занимающейся разработкой программного обеспечения для анализа трехмерных изображений. Оно позволяет визуализировать и анализировать данные микроскопии сверхвысокого разрешения в виртуальной реальности и может использоваться для изучения всего, от отдельных белков до целых клеток.
Микроскопия сверхвысокого разрешения, которая была удостоена Нобелевской премии по химии в 2014 году, позволяет получать изображения в наномасштабе, используя хитрые уловки физики, позволяющие обойти ограничения, налагаемые дифракцией света. Это позволило исследователям наблюдать молекулярные процессы по мере того как они происходят. Однако проблема заключалась в отсутствии способов визуализировать и анализировать эти данные в трех измерениях.
«Биология существует в трехмерном пространстве, но до сих пор было трудно взаимодействовать с данными на двухмерном экране компьютера интуитивно и с эффектом присутствия», - сказал доктор Стивен Ф. Ли (Steven F. Lee) из химического факультета Кембриджа, который руководил исследованием. «Только когда мы начали видеть наши данные в виртуальной реальности, все встало на свои места».
Проект vLUME начался, когда Ли и его группа встретились с основателями компании Lume VR на публичном мероприятии в Музее науки в Лондоне. В то время как группа Ли имела опыт в области микроскопии сверхвысокого разрешения, команда из Lume VR специализировалась на пространственных вычислениях и анализе данных, и вместе они смогли развить vLUME в новый мощный инструмент для изучения сложных наборов данных в виртуальной реальности.
Каркас спектрина в нейронах, отображаемый в vLume, окрашенный в направлении Z. Фото: Alexandre Kitching
«vLUME - это революционное программное обеспечение для обработки изображений, которое переносит людей в наномасштаб», - сказал Александр Китчинг (Alexandre Kitching), генеральный директор Lume VR. «Это позволяет ученым визуализировать, задавать вопросы и взаимодействовать с трехмерными 3-D биологическими данными в реальном времени в среде виртуальной реальности, чтобы быстрее находить ответы на биологические вопросы. Это новый инструмент для новых открытий».
Такой просмотр данных может стимулировать новые инициативы и идеи. Например, Анушка Ханда (Anoushka Handa) - доктор философии, студентка из группы Ли - использовала программное обеспечение для изображения иммунной клетки, взятой из ее собственной крови, а затем стояла внутри своей клетки в виртуальной реальности. «Это невероятно - это дает вам совершенно другой взгляд на вашу работу», - сказала она.
Программное обеспечение позволяет загружать несколько наборов данных с миллионами точек данных и находит закономерности в сложных данных с помощью встроенных алгоритмов кластеризации. Затем этими результатами можно поделиться с коллегами по всему миру, используя функции изображения и видео в программном обеспечении.
«Данные, полученные с помощью микроскопии сверхвысокого разрешения, чрезвычайно сложны», - сказал Китчинг. «Для ученых анализ этих данных может занять очень много времени. Благодаря vLUME нам удалось значительно сократить время ожидания, что позволило проводить более быстрое тестирование и анализ».
Команда в основном использует vLUME с наборами биологических данных, такими как нейроны, иммунные клетки или раковые клетки. Например, группа Ли изучала, как антигенные клетки запускают иммунный ответ в организме. «Благодаря сегментации и просмотру данных в vLUME мы быстро смогли исключить определенные гипотезы и предложить новые», - сказал Ли. Это программное обеспечение позволяет исследователям исследовать, анализировать, сегментировать и делиться своими данными новыми способами. Все, что вам нужно, это гарнитура VR.
Подробности опубликованы в журнале Nature Methods.
Источник: Tech Xplore / University of Cambridge
