科學家整合VR和顯微技術，開展大尺寸細胞結構探索分析

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幫助他們瀏覽疾病過程的新細節，並且探索更大，更複雜的數據集。

（映維網 2019年06月17日）通過將納米級成像技術與虛擬現實技術結合起來，來自卡內基梅隆大學和弗吉尼亞梅森貝納羅亞研究所的聯合研究小組正在開發允許研究人員「走進」生物數據的新方式。

科學家整合了Expansion Microscopy（膨脹顯微）和VR技術，並以傳統光學顯微技術所無法實現的尺寸來放大，探索和分析細胞結構。

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·蓋茨基金會所設立的Grand Challenges計劃，並獲得了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，並且增強開發疾病診斷，預防和治療的能力。

卡內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首先將活檢樣品轉化為水溶性水凝膠，從而增大活檢樣品的體積。然後，他利用了一種用於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的組織和分子進行標記，成像，並且編譯成一組複雜的數據，然後用於研究細胞及其結構之間的相互作用。

但這項技術的局限性是，它所提取的數據量比當前技術能夠解讀的數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的虛擬現實技術。

藉助專門開發的虛擬現實技術，研究人員能夠在3D中感知和操作原為2D的膨脹顯微圖像，並且能夠360度地瀏覽組織和蛋白質結構，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後研究員Caroline Stefani說道：「我們準備了傳染病和自身免疫性疾病樣本，然後將其發給卡內基梅隆大學。後者將會放大樣品，並把圖像發回來，然後我們可以在VR中進行瀏覽。

Yongxin Zhao說道：「這將成為科學家處理複雜數據的未來。這是一種身臨其境的體驗，彷彿你就在數據裡面。你可以從任意角度和任意位置探索你的數據。」

這項虛擬現實技術是由弗吉尼亞梅森貝納羅亞研究所前研究技術主管Tom Skillman開發，後者在離開研究所後成立了VR公司Immersive Science。

Skillman解釋說：「我的任務是開發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』的計算技術來理解大量數據的軟體工具。將所有數據整合到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據交互，選擇通道，調整視圖，顏色和對比度，以及抓取和旋轉圖像，從而迅速定位與疾病相關的關鍵方面。」

最終目標是通過一個開放平台將名為ExMicroVR的工具向其他研究人員分享，幫助他們瀏覽疾病過程的新細節，並且探索更大，更複雜的數據集。

將膨脹顯微數據轉換成VR3D圖像的系統成本適中，即便是發展中國家的研究人員和物理學家都可以輕鬆訪問。另外，體驗允許多大六名研究人員同時進行遠程協作和瀏覽樣品。

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