VR又有了新用处：科学家用它观察大脑细胞

1959年，物理学家费曼（Richard Feynman）在加州理工学院（Caltech）发表演讲，当时他曾呼吁听众制造更强大的显微镜，这样就能进一步探索“小得惊人的世界”。费曼还说，如果能够看一看，回答基本生物问题将会容易很多。

几年之后，科幻电影《神奇旅程》（Fantastic Voyage）上映，在电影中潜艇船员缩小，穿越人体修复大脑损伤。1966年的电影预告片宣称，“本片将会带你探索未知世界”，“将把观众送到没有人到过、没有相机看过的地方”。

现在科学家成功将中世纪物理学家、电影制片人的幻想与VR体验融合。不久前，科学家在《自然医学》发表论文，介绍一款新软件，有了软件科学家只需要戴上VR头盔，就能探索细胞及其它生物结构。

我们这里所说的细胞不是电脑生成的，而是活生生的，它是超高清显微镜捕捉的图像。显微镜提供的数据是2D数据，软件将2D数据变成3D沉浸式体验。研究人员亲自观察生物结构之后，就能更好理解细胞内部是如何“工作”的，这样一来寻找治疗方法就会更简单一些。

剑桥大学生物化学家Steven Lee说：“我们正在尝试用有趣的方法看一看内部。”剑桥研究人员与3D图像分析公司Lume VR合作，开发VR软件。

布里斯托大学Polymaths Lab主管Hermes Bloomfield-Gadêlha说：“识别自然界的模式是科学的基石。这是一个了不起的突破，有了VR，我们可以观察自然界的模式，与神秘而奇怪的分子宇宙世界亲近。”

Steven Lee引导大家观察大脑细胞——也就是神经元。首先从鸟瞰神经元开始。我们看到轴突，它是细长的管状突起，能够以电脉冲的形式将信息从一个脑细胞传到另一个脑细胞。当我们靠近时Lee说：“神经元就是用你看到的细管交流的。思想、创意、感受都从管道中流过。”

当我们凑近轴突，发现管状结构是由圆环状血影蛋白（Spectrin）组成的。Lee说：“它们之间的空隙约为100纳米，非常小。”

有趣的是血影蛋白环之外的分子。Lee问：“它们是穿过轴突，还是与轴突外壁连接在一起呢？”有了VR，你可以轻松回答这个问题。

软件名叫vLUME，观察时科学家可以调整视角。我们还观察了四段轴突，它们飘浮在虚拟盒子内，我们可以将它们放大，并排显示，好好比较。Lee说：“我们还可以做一些量化测试，看看它们有何区别。”通过比较健康区域与病变区域，研究人员找到治疗方法会更加容易。

随后我们将画面拉远，观看整个图像：有轴突，有四个盒子，有分析，有手写笔记。真是漂亮极了。有了这些，科学家既可以研究细胞结构，也可以向外界讲解。

如果没有超高清显微镜，我们不可能看到如此清晰的画面。2014年，超分辨率显微镜技术曾拿到诺贝尔化学奖。这种光学显微镜技术绕开了衍射极限，所谓衍射极限就是一种物理极限，它将光学分辨率限制在大约250纳米，之前人们认为衍射极限无法突破。

有了超分辨率显微镜技术，研究人员可以用5-10纳米的分辨率捕获图像。但是这种图像一般是2D形式的，但我们的生命却是3D的，科学家要从2D图像中推导出3D信息。但事实证明，要在沉浸式环境中与3D数据互动是一件难事。

数以百万计的点代表单个分子的3D位置，这些点组成图像，vLUME用图像进行渲染，变成“点云”，相当于究竟中的数据点集合。通过vLUME，我们可以对点云进行探索、切断。科学家用算法分析复杂数据集，试图从中找到生物架构模式。

如果做学术研究，你可以免费使用vLUME，只要有VR头盔就行。可惜软件目前只能浏览细胞静态图像，未来研究人员希望能对图像进行升级，将它变成实时活细胞移动图像，只是目前技术还存在限制，延迟时间太长（介于10分钟至1小时）。

利用工具，研究人员试图为复杂问题寻找答案，比如：免疫细胞是如何确定体内哪些细胞已经被病原体感染的，患病时蛋白质又是如何错误折叠的。Lee说：“我们用直观方式展示数据，从而帮研究人员排队假设。”

Bloomfield-Gadêlha则说，观看也许只是开始，未来，我们可以将这种VR技术与其它学科结合，比如数学建模、模拟、机器人，这样也许可以通过3D分子信息获得某种预测能力，对分子宇宙有更深的理解。(来源：猎云网)

生成海报

免责声明：本网站内容主要来自原创、合作伙伴供稿和第三方自媒体作者投稿，凡在本网站出现的信息，均仅供参考。本网站将尽力确保所提供信息的准确性及可靠性，但不保证有关资料的准确性及可靠性，读者在使用前请进一步核实，并对任何自主决定的行为负责。本网站对有关资料所引致的错误、不确或遗漏，概不负任何法律责任。任何单位或个人认为本网站中的网页或链接内容可能涉嫌侵犯其知识产权或存在不实内容时，应及时向本网站提出书面权利通知或不实情况说明，并提供身份证明、权属证明及详细侵权或不实情况证明。本网站在收到上述法律文件后，将会依法尽快联系相关文章源头核实，沟通删除相关内容或断开相关链接。