Desain Membutuhkan Mikroskop Lebih Besar Dari Sebelumnya

Representasi jaringan saraf terlihat di belakang jantung larva ikan yang pecah. Uang: Tobias Wuestefeld

Pembelajaran mesin memungkinkan mikroskop yang lebih baik untuk melihat dengan lebih baik, bekerja lebih cepat, dan mengubah lebih banyak.

Untuk mendeteksi sinyal berkecepatan tinggi di otak ikan, para ilmuwan mulai menggunakan teknik yang disebut mikroskop untuk memindai gambar 3D resolusi tinggi. Tetapi gambar-gambar ini sering hilang, dan butuh berjam-jam atau berhari-hari untuk mengubah data dalam jumlah besar menjadi format 3D dan video.

Sekarang, para ilmuwan di European Molecular Biology Laboratory (EMBL) telah menggabungkan algoritma cerdas (AI) dengan dua metode untuk mengurangi mikroskop – sebuah proses yang mempersingkat waktu pencitraan dari beberapa hari menjadi beberapa detik, memastikan gambarnya akurat. Penemuan ini dipublikasikan di Cara Alami.

“Pada akhirnya, kami mampu menghadapi ‘juara dunia’ dengan cara ini,” kata Nils Wagner, salah satu dari dua penulis terkemuka dan sekarang menjadi mahasiswa PhD di Universitas Teknik Munich. “AI memungkinkan kami untuk mengintegrasikan sejumlah metode mikroskop, sehingga kami dapat dengan cepat memvisualisasikan bagaimana mikroskop diizinkan dan mendekati gambar pemindai mikroskop.”

Sementara pemindai mikroskopis dan mikroskopis terdengar sama, teknik ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Mikroskopi cahaya menangkap gambar 3D besar yang memungkinkan peneliti melacak dan mengukur gerakan paling efisien, seperti jantung cacing ikan, dengan kecepatan tinggi. Tetapi proses ini menghasilkan banyak hal, yang dapat memakan waktu berhari-hari untuk menyelesaikannya, dan gambar akhir seringkali tidak berubah.

Rumah mikroskop di dalam satu bidang model 2D diberikan secara bersamaan, sehingga peneliti dapat memotret sampel dengan pilihan yang tepat. Dibandingkan dengan mikroskop cahaya, mikroskop cahaya menghasilkan gambar yang lebih cepat untuk dilakukan, tetapi gambar yang dijelaskan tidak cukup, karena gambar tersebut hanya menangkap informasi dari satu bidang 2D pada satu waktu.

Untuk kepentingan metode apa pun, para peneliti EMBL mengembangkan metode yang menggunakan mikroskop cahaya untuk memvisualisasikan model 3D besar dan mikroskop cahaya untuk mengajarkan algoritme AI, yang membuat gambar 3D model yang akurat.

“Jika Anda membuat algoritme yang membuat gambar, Anda perlu memastikan bahwa algoritme ini membuat gambar yang tepat,” jelas Anna Kreshuk, pemimpin tim EMBL yang timnya membawa keahlian machine learning ke proyek tersebut. Dalam studi baru, para peneliti menggunakan mikroskop cahaya untuk menentukan apakah algoritma AI berfungsi, kata Anna. “Ini membuat penelitian kami sangat berbeda dari apa yang telah dilakukan di masa lalu.”

Robert Prevedel, pemimpin tim EMBL yang timnya mendukung mikroskop hibrid, mengatakan bahwa masalah sebenarnya dalam membuat mikroskop yang lebih baik seringkali bukanlah teknologi optik, tetapi perhitungannya. Itu sebabnya, pada 2018, dia dan Anna memutuskan untuk bergabung. “Pendekatan kami akan sangat berharga bagi orang yang ingin mempelajari cara kerja otak. Pendekatan kami dapat meniru seluruh otak cacing ikan, dalam waktu nyata,” kata Robert.

Dia dan Anna mengatakan teknik ini dapat diadaptasi untuk bekerja dengan beberapa jenis mikroskop, yang pada akhirnya memungkinkan ahli biologi untuk melihat spesies yang berbeda dan melihat lebih banyak, lebih cepat. Misalnya, dapat membantu mendeteksi gen yang terlibat dalam pertumbuhan kardiovaskular, atau dapat mengukur aktivitas ribuan neuron sekaligus.

Selanjutnya, para peneliti bersiap untuk melihat apakah teknik tersebut dapat diterapkan pada objek yang lebih besar, termasuk mamalia.

Instruksi: 7 Mei 2021, Cara Alami.
DOI: 10.1038 / s41592-021-01136-0

Rekan penulis Fynn Beuttenmüller, seorang mahasiswa PhD di fakultas Kreshuk di EMBL Heidelberg, tidak meragukan kekuatan AI. “Teknologi elektronik akan terus meningkatkan pengembangan sistem penglihatan mikroskopis.”

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.