samenvatting: De onderzoekers maakten gebruik van een volgalgoritme uit videogames om het gedrag van moleculen in levende hersencellen te bestuderen.
Ze hebben het snelle en nauwkeurige algoritme dat wordt gebruikt om kogels in gevechtsspellen te volgen, aangepast voor gebruik in superresolutiemicroscopie. De innovatieve aanpak stelt de wetenschappers in staat om te observeren hoe moleculen samenklonteren om specifieke functies in ruimte en tijd in hersencellen uit te voeren.
De verkregen gegevens kunnen licht werpen op de verstoring van moleculaire functies tijdens veroudering en ziekte.
Belangrijkste feiten:
- De onderzoekers gebruikten een videogame-algoritme, geoptimaliseerd voor het volgen van kogels in vechtspellen, om de bewegingen en het gedrag van moleculen in levende hersencellen te analyseren.
- Met deze techniek kunnen wetenschappers in detail observeren hoe en wanneer moleculen samenklonteren in hersencellen om specifieke functies uit te voeren – een taak die voorheen onhaalbaar was met de huidige technologie.
- Het team past deze techniek momenteel toe om eiwitten te bestuderen die essentieel zijn voor communicatie binnen hersencellen, wat wetenschappelijke ontdekkingen in de neurowetenschappen zou kunnen versnellen.
bron: Universiteit van Queensland
Onderzoekers van de Universiteit van Queensland gebruikten een algoritme uit een videogame om inzicht te krijgen in het gedrag van moleculen in levende hersencellen.
Dr. Tristan Wallis en professor Frederic Meunier van het Queensland Brain Institute van de University of Queensland kwamen op het idee tijdens de lockdown tijdens de COVID-19-pandemie.
“Gevechtsvideogames gebruiken een zeer snel algoritme om de baan van kogels te volgen, om ervoor te zorgen dat het juiste doelwit op het slagveld op het juiste moment wordt geraakt”, aldus Dr. Wallis.
De technologie is geoptimaliseerd om uiterst nauwkeurig te zijn, zodat de ervaring zo realistisch mogelijk aanvoelt.
“We dachten dat een soortgelijk algoritme zou kunnen worden gebruikt om gevolgde moleculen te analyseren die zich in een hersencel verplaatsen.”
Tot nu toe kon technologie alleen deeltjes in de ruimte detecteren en analyseren, niet hoe ze zich in ruimte en tijd gedragen.
“Wetenschappers gebruiken superresolutiemicroscopie om levende hersencellen te onderzoeken en vast te leggen hoe de kleine moleculen erin aggregeren om specifieke functies uit te voeren”, aldus Dr. Wallis.
“Individuele eiwitten stuiteren en bewegen in een ogenschijnlijk chaotische omgeving, maar wanneer je deze moleculen in ruimte en tijd observeert, begin je orde in deze chaos te zien.
“Het was een opwindend idee – en het werkte.”
Dr. Wallis gebruikte coderingstools om een algoritme te bouwen dat nu door veel laboratoria wordt gebruikt om rijke gegevens over hersencelactiviteit te verzamelen.
“In plaats van kogels te volgen voor schurken in videogames, hebben we het algoritme toegepast om deeltjes te observeren die samenklonteren – welke, wanneer, waar, hoe lang en hoe vaak”, zei Dr. Wallis.
“Dit geeft ons nieuwe informatie over hoe moleculen kritieke functies uitvoeren in hersencellen en hoe deze functies kunnen worden verstoord tijdens veroudering en ziekte.”
Professor Meunier zei dat de potentiële impact van deze aanpak exponentieel was.
“Ons team maakt al gebruik van technologie om waardevolle aanwijzingen te verzamelen over eiwitten zoals Syntaxin-1A, essentieel voor communicatie binnen hersencellen”, zegt professor Meunier.
Andere onderzoekers passen het ook toe op verschillende onderzoeksvragen.
“En we werken samen met wiskundigen en statistici aan de Universiteit van Queensland om uit te breiden hoe we deze technologie kunnen gebruiken om wetenschappelijke ontdekkingen te versnellen.”
Professor Meunier zei dat het verheugend was om de impact van een eenvoudig idee te zien.
“We hebben onze creativiteit gebruikt om een onderzoeksuitdaging op te lossen door twee niet-verwante werelden van hightech, videogames en superresolutiemicroscopie samen te voegen”, zei hij.
“Het heeft ons naar nieuwe grenzen in de neurowetenschappen gebracht.”
Over dit Neuroscience Research News
auteur: Lisa Clark
bron: Universiteit van Queensland
communicatie: Lisa Clark – Universiteit van Queensland
afbeelding: Afbeelding gecrediteerd aan Neuroscience News
Oorspronkelijke zoekopdracht: vrije toegang.
“Van traject afgeleide analyse met ultraresolutie met behulp van spatiotemporele indexeringDoor Tristan Wallis et al. Natuurcommunicatie
een samenvatting
Van traject afgeleide analyse met ultraresolutie met behulp van spatiotemporele indexering
Single-molecule microscopietechnieken komen naar voren als essentiële hulpmiddelen voor het ontrafelen van de wereld van levende cellen op nanoschaal door de spatiotemporele organisatie van eiwitclusters op nanometerschaal te begrijpen.
Huidige analyses identificeren ruimtelijke nanoclusters op basis van de detecties, maar negeren belangrijke temporele informatie zoals clusterleeftijd en frequentie in ‘hot spots’ op het plasmamembraan. Ruimtelijke indexering wordt veel gebruikt in videogames om interacties tussen bewegende geometrische objecten te detecteren.
Hier gebruiken we een R-tree ruimtelijk indexeringsalgoritme om de overlap van begrenzingskaders van individuele moleculaire routes te bepalen om lidmaatschappen in nanoassemblages te creëren.
De uitbreiding van spatio-temporele indexering naar de temporele dimensie maakt de ruimtelijke ontleding van nanoclusters in meerdere spatio-temporele clusters mogelijk.
Met behulp van spatiotemporele indexering ontdekten we dat syntaxin1a- en Munc18-1-moleculen tijdelijk aggregeren op hotspots, wat inzicht geeft in de dynamiek van neuroblastoom.
De Nanoscale Spatiotemporal Indexing (NASTIC) suite is geïmplementeerd als een gratis en open source Python GUI.
“Valt vaak neer. Subtiel charmante tv-liefhebber. Toegewijde internetfan. Muziekbeoefenaar.”