[ad_1]
Используя голограммы, созданные в цифровых микроскопах и интерпретированные с помощью искусственного интеллекта (ИИ), исследователи впервые теперь могут следить за жизнью микропланктона на индивидуальном уровне. Метод является результатом междисциплинарного исследовательского проекта в Гетеборгском университете.
Планктон — один из важнейших организмов на Земле. Более половины всего кислорода в мире производится фитопланктоном в океанах. Тем не менее, знания об этих формах жизни ограничены, в основном из-за их размера.
«До сих пор мне приходилось изучать микропланктон на групповом уровне, но благодаря этому новому голографическому микроскопу на основе искусственного интеллекта я могу видеть, как отдельные микропланктоны двигаются, питаются, растут и размножаются», — говорит Эрик Селандер, морской биолог из Гетеборгского университета.
Единственный способ изучения микропланктона на индивидуальном уровне
Эрик Селандер слышал, как Джованни Вольпе, профессор физики в университете, говорил на конференции в 2019 году о новой технике, при которой свет, преломляемый через частицу, создает голограмму, которую можно изучать вместо частицы. Используя искусственный интеллект, голограммы можно анализировать на гораздо более высоких скоростях, обеспечивая более мелкие детали. Затем Селандер и Вольпе начали междисциплинарный проект, нацеленный на микропланктон.
«У нас есть хорошее понимание того, кто кого ест и куда они идут в случае с более крупными организмами, такими как животные и птицы, которых мы видим каждый день. Разработанный нами метод — единственный, который работает для изучения микроскопических организмов на индивидуальном уровне», — говорит Джованни Вольпе.
AI делает метод намного быстрее
В методе используется светодиодный свет для анализа микропланктона в голографических микроскопах, что гарантирует, что организмы не будут затронуты во время процесса. Об этом открытии сообщается в статье в журнале электронная жизнь.
«Изучаемые нами клетки микропланктона имеют размер всего несколько сотых миллиметра. Но их так много, что они влияют на весь углеродный цикл океана. В целом, одноклеточный микропланктон поглощает примерно в три раза больше углерода, чем мы, люди, выделяем из ископаемого топлива. Теперь мы можем получить детальное представление об этих процессах на индивидуальном уровне», — говорит Эрик Селандер.
Метод регистрации взаимодействия света с веществом через цифровые камеры с помощью голографического микроскопа хорошо изучен в прошлом. Но благодаря цифровым технологиям и недавней революции в области искусственного интеллекта этот метод стал гораздо полезнее, а анализ стал проще и быстрее.
«Объединив голографическую микроскопию с искусственным интеллектом, теперь мы можем одновременно отслеживать, что происходит с большой коллекцией клеток микропланктона на уровне одной клетки, что раньше было проблемой. Хотя этот метод продемонстрирован на морских микроорганизмах, он достаточно универсален и может быть применен к любой микроскопической форме жизни. А помещая клетки в миниатюрные стеклянные лунки, мы можем следить за динамикой роста и плаванием клеток на протяжении всего их жизненного цикла от часов до дней», — говорит Харшит Бачиманчи, докторант по физике в Гетеборгском университете.
Голографическая микроскопия также предлагает быстрый и недорогой метод подсчета, взвешивания и определения размеров клеток или других частиц в растворе.
[ad_2]
Source