Видеоигры открывают «новые рубежи в неврологии»

Исследователи из Университета Квинсленда применили алгоритм из видеоигры для изучения динамики молекул в живых клетках мозга.

Доктор Тристан Уоллис и профессор Фредерик Менье из Института мозга Квинсленда в Университете Квинсленда придумали эту идею во время карантина во время карантина. COVID-19 пандемия.

«Боевые видеоигры используют очень быстрый алгоритм для отслеживания траектории пуль, чтобы гарантировать, что нужная цель на поле боя будет поражена в нужное время», — сказал доктор Уоллис. «Технология оптимизирована так, чтобы быть очень точной, поэтому эксперимент выглядит максимально реалистично. Мы подумали, что аналогичный алгоритм можно использовать для анализа отслеживаемых молекул, движущихся внутри клетки мозга».

До сих пор технологии могли обнаруживать и анализировать только частицы в космосе, а не то, как они ведут себя в пространстве и времени.

«Ученые используют микроскопию сверхвысокого разрешения, чтобы исследовать живые клетки мозга и записывать, как крошечные молекулы внутри них объединяются для выполнения определенных функций», — сказал доктор Уоллис. «Отдельные белки подпрыгивают и движутся в, казалось бы, хаотической среде, но когда вы наблюдаете за этими молекулами в пространстве и времени, вы начинаете видеть порядок в этом хаосе. Это была захватывающая идея — и она сработала».

Изображение синтаксина 1A в сверхвысоком разрешении в файле плазма мембрана. Кредит: авторы

Доктор Уоллис использовал инструменты кодирования для создания алгоритма, который сейчас используется во многих лабораториях для сбора обширных данных об активности клеток головного мозга.

«Вместо того, чтобы отслеживать пули для злодеев из видеоигр, мы применили алгоритм для наблюдения за слипанием частиц — какие именно, когда, где, как долго и как часто», — сказал доктор Уоллис. «Это дает нам новую информацию о том, как молекулы выполняют важные функции в клетках мозга и как эти функции могут нарушаться при старении и заболеваниях».

Профессор Менье сказал, что потенциальное влияние этого подхода экспоненциально.

«Наша команда уже использует технологию для сбора ценных сведений о таких белках, как синтаксин-1А, который необходим для связи внутри клеток мозга», — сказал профессор Менье. Другие исследователи также применяют его к различным исследовательским вопросам. И мы сотрудничаем с математиками и статистиками из Университета Квинсленда, чтобы расширить возможности использования этой технологии для ускорения научных открытий».

Профессор Менье сказал, что приятно видеть влияние простой идеи.

«Мы использовали наш творческий потенциал, чтобы решить исследовательскую задачу, объединив два не связанных между собой мира высоких технологий, видеоигр и микроскопии сверхвысокого разрешения», — сказал он. «Это привело нас к новым рубежам в неврологии».

Ссылка: «Анализ нанокластеров на основе пути с гиперразрешением с использованием пространственно-временного индексирования» Тристана Б. Уоллис, Анмин Цзян, Кайл Янг, Хуэй Хо, Кей Кудо, Алекс Дж. Рэйчел С. Гормаль и Фредерик А. Моннье, 8 июня 2023 г., доступно здесь. Связь с природой.
DOI: 10.1038/s41467-023-38866-y