Geçmişte, daha iyi, daha doğru ölçüm yöntemlerinin mevcut olması ve daha önce keşfedilmemiş olaylardan veri elde edilmesini mümkün kılması nedeniyle birçok keşif yapılmıştır. Örneğin, yüksek çözünürlüklü mikroskopi, hücre fonksiyonu ve dinamiğine bakış açımızı çarpıcı biçimde değiştirmeye başladı. Bonn Üniversitesi ImmunoSensation2 Mükemmellik Kümesi'ndeki araştırmacılar, Üniversite Hastanesi ve araştırma merkezi Caesar, hızlı biyolojik süreçlerin hareketini 3 boyutlu olarak yeniden yapılandırmak için çok odaklı görüntülerin kullanılmasına olanak tanıyan bir yöntem geliştirdi.
Birçok biyolojik süreç nano ila milimetre ölçeğinde ve milisaniyeler içinde gerçekleşir. Konfokal mikroskopi gibi yerleşik yöntemler, hassas 3D kayıtlar için uygundur ancak hızlı 3D süreçleri çözmek için zamansal veya uzaysal çözünürlükten yoksundur ve etiketli örnekler gerektirir. Biyolojideki pek çok araştırmada, hücresel işlevleri veya hızlı hayvan davranışlarını yöneten ilkeleri kaydetmek ve anlamak için yüksek kare hızlarında görüntü elde etmek önemlidir. Bilim adamlarının karşılaştığı zorluk, heyecanlı bir tenis maçını izlemeye benzetilebilir: Bazen hızlı hareket eden topu hassas bir şekilde takip etmek mümkün olmuyor ya da top saha dışına çıkmadan keşfedilemiyor.
Önceki yöntemlerde araştırmacılar, görüntünün bulanık olması veya ilgi konusu nesnenin fotoğraf çekildikten sonra artık görüş alanında olmaması nedeniyle çekimi takip edemiyordu. Standart çok odaklı görüntüleme yöntemleri, yüksek hızlı 3D görüntülemeye izin verir, ancak yüksek çözünürlük ile geniş görüş alanı arasındaki uzlaşma nedeniyle sınırlıdır ve genellikle parlak floresan etiketler gerektirir.
Burada açıklanan yöntem ilk kez hem geniş bir görüş alanına hem de yüksek uzay-zamansal çözünürlüğe sahip çok odaklı görüntülemenin kullanılmasına olanak tanır. Bu çalışmada bilim insanları, etiketlenmemiş küresel ve ipliksi yapıların hareketini hızlı ve doğru bir şekilde takip ediyor.
Araştırmada çok çarpıcı bir şekilde açıklandığı gibi, yeni yöntem artık flagellar vuruşunun dinamikleri ve bunun spermin yüzme davranışıyla bağlantısı hakkında yeni bilgiler sağlıyor. Bu bağlantı, araştırmacıların serbest yüzen spermin flagellar vuruşunu uzun bir süre boyunca 3 boyutlu olarak hassas bir şekilde kaydedebilmeleri ve aynı anda bireysel spermlerin sperm yörüngelerini takip edebilmeleri sayesinde mümkün olmuştur. Ayrıca bilim insanları, atan spermin etrafındaki 3 boyutlu sıvı akışını da belirledi. Bu tür bulgular sadece kısırlığın nedenlerini anlamanın kapısını açmakla kalmıyor, aynı zamanda "biyonik" olarak adlandırılan, yani doğada bulunan ilkelerin teknik uygulamalara aktarılmasında da kullanılabilir.
ImmunoSensation2 Cluster of Excellence'taki araştırmacılar yeni yöntemi halihazırda kullanabilirler; üstelik sadece spermi gözlemlemek için değil. Bu yöntem aynı zamanda hareketli kirpiklerin darbesinden kaynaklanan 3 boyutlu akış haritalarını belirlemek için de kullanılabilir. Hareketli kirpikler, sperm kuyruğuna ve taşıma sıvısına benzer şekilde hareket eder. Kirpiklerin yönlendirdiği akış, beynin ventriküllerinde veya mukusun akciğerlerden boğaza taşınmasına hizmet eden solunum yollarında önemli bir rol oynar; bu aynı zamanda patojenlerin nasıl taşınıp uzaklaştırıldığıdır.
Bu çalışmada bildirilen çok odaklı görüntüleme konsepti uygun maliyetlidir, kolayca uygulanabilir ve nesne etiketlemeye dayanmaz. Araştırmacılar, yeni yöntemlerinin başka alanlara da girebileceğini iddia ediyor ve başka birçok potansiyel görüyorlar. uygulamaları.
