通過將納米級成像技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合起來，來自卡內(nèi)基梅隆大學和弗吉尼亞梅森貝納羅亞研究所的聯(lián)合研究小組正在開發(fā)允許研究人員“走進”生物數(shù)據(jù)的新方式。

科學家整合了Expansion Microscopy(膨脹顯微)和VR技術(shù)，并以傳統(tǒng)光學顯微技術(shù)所無法實現(xiàn)的尺寸來放大，探索和分析細胞結(jié)構(gòu)。

值得一提的是，這個項目申請了比爾蓋茨名下的比爾及梅琳達·蓋茨基金會所設(shè)立的Grand Challenges計劃，并獲得了20萬美元的資助。科學家團隊希望這可以進一步提高研究人員對傳染病和自身免疫疾病的認識，并且增強開發(fā)疾病診斷，預防和治療的能力。

卡內(nèi)基梅隆大學自然科學學院的生物科學助理教授Yongxin Zhao一直在開發(fā)Expansion Microscopy(膨脹顯微)，從而幫助研究人員通過標準的顯微鏡感知生物樣本。

Yongxin Zhao首先將活檢樣品轉(zhuǎn)化為水溶性水凝膠，從而增大活檢樣品的體積。然后，他利用了一種用于松解組織的的手段來令樣品膨脹超過100倍。這時你可以對樣品內(nèi)的組織和分子進行標記，成像，并且編譯成一組復雜的數(shù)據(jù)，然后用于研究細胞及其結(jié)構(gòu)之間的相互作用。

但這項技術(shù)的局限性是，它所提取的數(shù)據(jù)量比當前技術(shù)能夠解讀的數(shù)量居多出兩到三個量級。為了幫助解決這個問題，團隊利用了弗吉尼亞梅森貝納羅亞研究所開發(fā)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)。

借助專門開發(fā)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，研究人員能夠在3D中感知和操作原為2D的膨脹顯微圖像，并且能夠360度地瀏覽組織和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及它們之間的相互作用。

弗吉尼亞梅森貝納羅亞研究所的博士后研究員Caroline Stefani說道：“我們準備了傳染病和自身免疫性疾病樣本，然后將其發(fā)給卡內(nèi)基梅隆大學。后者將會放大樣品，并把圖像發(fā)回來，然后我們可以在VR中進行瀏覽。

Yongxin Zhao說道：“這將成為科學家處理復雜數(shù)據(jù)的未來。這是一種身臨其境的體驗，仿佛你就在數(shù)據(jù)里面。你可以從任意角度和任意位置探索你的數(shù)據(jù)。”

這項虛擬現(xiàn)實技術(shù)是由弗吉尼亞梅森貝納羅亞研究所前研究技術(shù)主管Tom Skillman開發(fā)，后者在離開研究所后成立了VR公司Immersive Science。

Skillman解釋說：“我的任務是開發(fā)一種可以幫助研究疾病的科學家能夠通過一種名為‘沉浸式科學’的計算技術(shù)來理解大量數(shù)據(jù)的軟件工具。將所有數(shù)據(jù)整合到VR中不僅可以允許科學家在完整的3D中瀏覽他們的2D顯微圖像，而且能夠支持他們與數(shù)據(jù)交互，選擇通道，調(diào)整視圖，顏色和對比度，以及抓取和旋轉(zhuǎn)圖像，從而迅速定位與疾病相關(guān)的關(guān)鍵方面。”

最終目標是通過一個開放平臺將名為ExMicroVR的工具向其他研究人員分享，幫助他們?yōu)g覽疾病過程的新細節(jié)，并且探索更大，更復雜的數(shù)據(jù)集。

將膨脹顯微數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成VR3D圖像的系統(tǒng)成本適中，即便是發(fā)展中國家的研究人員和物理學家都可以輕松訪問。另外，體驗允許多大六名研究人員同時進行遠程協(xié)作和瀏覽樣品。

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