镜中奇遇记

来自阿诺德和梅布尔·贝克曼基金会的格兰特威博体育里德带来了最先进的显微镜。

一种强大的新型显微镜将使里德生物学家能够以惊人的精度创造活细胞的运动图像——这要感谢阿诺德和梅布尔·贝克曼基金会提供的120万美元的奖励。

“这对我们系来说是一个巨大的飞跃，”生物学教授卡拉·切尔维尼（Kara Cerveny）说，他是这项资助的首席研究员。

这种被称为薄片显微镜（LSM）的仪器是一项改变游戏规则的发明，将对世界各地的生物研究产生影响。贝克曼基金会指出，这项技术使“对活标本中细胞及其组成部分的复杂动力学有了前所未有的了解。”

该奖项授予了Cerveny教授和她的同事，生物学教授Derek Applewhite和Erik Zornik，以支持QUICK项目（即以本科生为重点的定量成像和知识计算）。

受益者不仅包括生物学家，还包括数学、计算机科学和物理专业的教师和学生。

薄片显微镜使研究人员能够在不损坏样品的情况下创建样品的三维图像。这意味着科学家可以实时观察生物体的发育，观察细胞分裂和分化。以前的先进成像设备无法容纳整个生物体，或者会破坏它所捕获的系统。“细胞在长时间的激光照射下表现不佳，”Cerveny说，他对斑马鱼胚胎眼睛结构的研究将有助于促进我们对视觉系统形成的理解。

“以前使用我们的激光扫描共聚焦显微镜，需要超过5分钟的时间才能捕捉到胚胎的部分图像，激光在整个时间内照射整个胚胎。如果胚胎还活着，它会因为长时间暴露在激光下而受到负面影响。相比之下，LSM快速地将薄片光穿过薄的组织平面，并以对样品的最小影响捕获样品的图像。每一层都以高分辨率捕获，并可以重建成强大的3D渲染图。”

对于在整个发育过程中像这样成像的活胚胎，研究人员可以收集3-D延时成像。“想想那些植物生长的时间推移图像，但在微观尺度上，”Cerveny说。

然而，像这样的显微镜面临的一个挑战是如何管理它产生的tb级数据。为此，里德的生物学家与物理学、计算机科学、统计学和里德计算与信息服务（CIS）的同事合作，解决一些存储和计算问题。

Mark Hopkins教授和他的计算机科学学生将合作研究数据存储方法和大数据提取算法。凯利·麦康维尔教授的统计学学生将帮助进行大数据分析。Harpeth Lee是今年夏天QUICK的首位实习生，她与Cerveny教授和McConville教授一起了解LSM文件的数据结构，并创建了McConville将在她的统计学入门课程中使用的几个课程。Joel Franklin ' 97教授和他的物理系学生将研究计算方法来组装和查看复杂的LSM图像，这些图像在虚拟现实和其他领域有威博体育。

参与该项目的其他同事包括威博体育的仪器生物学家格里塔·格洛弗（Greta Glover），她将帮助维护设备并培训学生；副首席信息官Marianne Colgrove；科技基础设施副总监本·波利亚克夫（Ben Poliakoff）；以及教学技术总监特里娜·马尔马瑞利。

“我想让学生们不仅能捕捉图像，还能以一种有意义和有力的方式量化这些图像，”Cerveny说。

显微镜已经启动并运行，学生和教师将在今年秋天开始使用它。

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