في الماضي ، تم إجراء العديد من الاكتشافات بسبب توفر طرق قياس أفضل وأكثر دقة ، مما يجعل من الممكن الحصول على البيانات من الظواهر غير المستكشفة سابقًا. على سبيل المثال ، بدأ الفحص المجهري عالي الدقة في تغيير منظورنا لوظيفة الخلية ودينامياتها بشكل كبير. طور الباحثون في مجموعة التميز المناعي 2 في جامعة بون والمستشفى الجامعي ومركز الأبحاث قيصر طريقة تسمح باستخدام الصور متعددة البؤر لإعادة بناء حركة العمليات البيولوجية السريعة في صورة ثلاثية الأبعاد.
تحدث العديد من العمليات البيولوجية على نطاق من النانو إلى ملليمتر وخلال أجزاء من الألف من الثانية. تعتبر الطرق الراسخة مثل الفحص المجهري متحد البؤر مناسبة للتسجيلات ثلاثية الأبعاد الدقيقة ولكنها تفتقر إلى الدقة الزمنية أو المكانية لحل العمليات ثلاثية الأبعاد السريعة وتتطلب عينات مسماة. بالنسبة للعديد من التحقيقات في علم الأحياء ، يعد الحصول على الصور بمعدلات إطارات عالية أمرًا ضروريًا لتسجيل وفهم المبادئ التي تحكم الوظائف الخلوية أو السلوكيات الحيوانية السريعة. يمكن مقارنة التحدي الذي يواجه العلماء باتباع مباراة تنس مثيرة: في بعض الأحيان لا يمكن متابعة الكرة سريعة الحركة بدقة ، أو لا يتم اكتشاف الكرة قبل أن تكون خارج الحدود بالفعل.
باستخدام الأساليب السابقة ، لم يتمكن الباحثون من تتبع اللقطة لأن الصورة كانت غير واضحة أو ببساطة لم يعد الهدف محل الاهتمام في مجال الرؤية بعد التقاط الصورة. تسمح طرق التصوير القياسية متعددة البؤر بالتصوير ثلاثي الأبعاد عالي السرعة ولكنها محدودة بسبب التنازل بين الدقة العالية ومجال الرؤية الكبير ، وغالبًا ما تتطلب ملصقات فلورية ساطعة.
لأول مرة ، تسمح الطريقة الموصوفة هنا بالتصوير متعدد البؤر مع مجال رؤية كبير ودقة مكانية زمانية عالية لاستخدامها. في هذه الدراسة ، يتتبع العلماء حركة الهياكل الكروية والخيطية غير المصنفة بسرعة وبدقة.
كما تم وصفه بشكل لافت للنظر في الدراسة ، فإن الطريقة الجديدة توفر الآن نظرة ثاقبة جديدة لديناميكيات الضرب بالسوط وعلاقته بسلوك السباحة للحيوانات المنوية. كان هذا الاتصال ممكنًا لأن الباحثين كانوا قادرين على تسجيل الضربات السوطية للحيوانات المنوية الحرة السابحة بدقة ثلاثية الأبعاد على مدى فترة طويلة من الزمن وفي نفس الوقت تتبع مسارات الحيوانات المنوية للحيوانات المنوية الفردية. بالإضافة إلى ذلك ، حدد العلماء تدفق السائل ثلاثي الأبعاد حول الحيوانات المنوية الضاربة. لا تفتح مثل هذه النتائج الباب لفهم أسباب العقم فحسب ، بل يمكن أيضًا استخدامها فيما يسمى بـ "الأجهزة الإلكترونية" ، أي نقل المبادئ الموجودة في الطبيعة إلى التطبيقات التقنية.
يمكن للباحثين في مجموعة التميز المناعي 2 بالفعل استخدام الطريقة الجديدة - وليس فقط لمراقبة الحيوانات المنوية. يمكن أيضًا استخدام هذه الطريقة لتحديد خرائط التدفق ثلاثية الأبعاد الناتجة عن ضرب الأهداب المتحركة. تنبض الأهداب المتحركة بطريقة مماثلة لذيل الحيوانات المنوية ونقل السوائل. يلعب التدفق المدفوع بالأهداب دورًا مهمًا في بطين الدماغ أو في المجاري الهوائية حيث يعمل على نقل المخاط من الرئتين إلى الحلق - وهذه أيضًا هي الطريقة التي يتم بها نقل مسببات الأمراض وإبعادها.
يعتبر مفهوم التصوير متعدد البؤر المذكور في هذه الدراسة فعالاً من حيث التكلفة ، ويمكن تنفيذه بسهولة ، ولا يعتمد على تسمية الكائنات. يؤكد الباحثون أن طريقتهم الجديدة يمكن أن تجد طريقها إلى مجالات أخرى أيضًا ، ويرون العديد من الإمكانات الأخرى التطبيقات.
