De onderzoekers gebruikten algoritmen voor gevechtsvideogames om de beweging van moleculen in hersencellen te analyseren, een methode die eerder werd gebruikt om kogels te volgen. Deze innovatieve benadering heeft licht geworpen op de activiteit van hersencellen, wat de weg vrijmaakte voor vooruitgang in neurowetenschappelijk onderzoek.
Onderzoekers van de University of Queensland pasten een algoritme uit een videogame toe om de dynamiek van moleculen in levende hersencellen te bestuderen.
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 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 zeer nauwkeurig te zijn, dus het experiment ziet er zo realistisch mogelijk uit. We dachten dat een soortgelijk algoritme zou kunnen worden gebruikt om gevolgde moleculen te analyseren die in een hersencel bewegen.”
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”, zei 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.”
Beeldvorming met superresolutie van Syntaxin 1A in bestand plasma membraan. Credits: de auteurs
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 geavanceerde technologie, videogames en superresolutiemicroscopie samen te voegen”, zei hij. “Het heeft ons naar nieuwe grenzen in de neurowetenschappen gebracht.”
Referentie: “Hyper-resolved path-derived nanocluster analysis using spatiotemporal indexing” door Tristan B. Wallis, Anmin Jiang, Kyle Young, Hui Ho, Kei Kudo, Alex J. Rachel S. Gormal en Frederic A. Monnier, 8 juni 2023, hier beschikbaar. Natuurcommunicatie.
DOI: 10.1038/s41467-023-38866-y
“Valt vaak neer. Subtiel charmante tv-liefhebber. Toegewijde internetfan. Muziekbeoefenaar.”