Πώς οι ψηφιακές κινούμενες απεικονίσεις μπορούν να βοηθήσουν τους επιστήμονες στον έλεγχο υποθέσεων

Η τρισδιάστατη κινούμενη απεικόνιση μπορεί να δώσει ζωή στις επιστημονικές υποθέσεις. Η μοριακός βιολόγος (και υπότροφος του TED) Τζάνετ Αϊόσα παρουσιάζει ένα καινούργιο πρόγραμμα κινούμενης απεικόνισης ανοιχτού κώδικα, σχεδιασμένο αποκλειστικά για επιστήμονες.

Ρίξτε μια ματιά σε αυτό το σκίτσο.

Μπορείτε να καταλάβετε τι δείχνει;

Είμαι καταρτισμένη μοριακή βιολόγος,

και έχω δει πλήθος τέτοιες εικόνες.

Αποκαλούνται συνήθως πρότυπα είδωλα,

εικόνες που δείχνουν πώς σκεφτόμαστε

την εξέλιξη μιας κυτταρικής
ή μοριακής διαδικασίας.

Η συγκεκριμένη εικόνα
είναι από μια διαδικασία

που ονομάζεται
ενδοκύττωση μέσω κλαθρίνης.

Είναι διαδικασία κατά την οποία
ένα μόριο εισέρχεται

από τον εξωκυττάριο χώρο
στον ενδοκυττάριο,

αφού δεσμευθεί σε μια φυσαλίδα
ή ένα κυστίδιο,

το οποίο στη συνέχεια
απορροφάται από το κύτταρο.

Όμως υπάρχει ένα πρόβλημα
μ' αυτή την εικόνα

κι αυτό είναι κυρίως
το τι δεν μας δείχνει.

Από πολλά πειράματα,

από πολλούς διαφορετικούς επιστήμονες,

γνωρίζουμε πολλά
για το πώς μοιάζουν αυτά τα μόρια,

πώς κινούνται μέσα στο κύτταρο,

και ότι όλα αυτά συμβαίνουν

σε ένα εξαιρετικά δυναμικό περιβάλλον.

Οπότε σε συνεργασία με τον
Τόμας Κιχάουζεν, ειδικό στις κλαθρίνες,

αποφασίσαμε να φτιάξουμε
ένα νέο πρότυπο μοντέλο

το οποίο θα παρουσίαζε όλα αυτά.

Έτσι ξεκινήσαμε εξωτερικά του κυττάρου.

Τώρα κοιτάμε εσωτερικά.

Η κλαθρίνη είναι τρισκέλιον

που μπορεί να αυτοσυναρμολογείται
σε σχήματα μπάλας ποδοσφαίρου.

Μέσω συνδέσεων με μια μεμβράνη,

η κλαθρίνη μπορεί
να παραμορφώσει τη μεμβράνη

και να σχηματίσει κάτι σαν κύπελο

σαν μια φούσκα, ή κυστίδιο,

που τώρα δεσμεύει ορισμένες πρωτεΐνες

που βρίσκονταν έξω από το κύτταρο.

Η έλευση των πρωτεϊνών τώρα
βασικά συμπιέζει το κυστίδιο,

διαχωρίζοντάς το από το υπόλοιπο
της μεμβράνης,

και πλέον η κλαθρίνη ολοκλήρωσε
την αποστολή της,

και τώρα μπαίνουν οι πρωτεΐνες

-με χρώμα κίτρινο και πορτοκαλί-

που ευθύνονται για την αποσυναρμολόγηση
του κλωβού κλαθρίνης.

Έτσι όλες αυτές οι πρωτεΐνες
μπορούν βασικά να ανακυκλωθούν

και να ξαναχρησιμοποιηθούν.

Είναι διαδικασίες υπερβολικά μικρές
για να παρατηρηθούν

ακόμα και με τα καλύτερα μικροσκόπια,

έτσι τέτοιες κινούμενες απεικονίσεις

προσφέρουν έναν δυναμικό τρόπο
οπτικοποίησης μιας υπόθεσης.

Εδώ ακόμα μία εικονογράφηση,

και είναι μια εικόνα για το πώς
πιθανότατα σκέφτεται ο ερευνητής

την είσοδο και έξοδο του ιού HIV
στα κύτταρα.

Και πάλι είναι τεράστια υπεραπλούστευση

και ούτε καν αρχίζει να δείχνει

όσα πραγματικά γνωρίζουμε
γι' αυτές τις διαδικασίες.

Μπορεί να εκπλαγείτε μαθαίνοντας

πως αυτές οι απλές εικόνες
είναι ο μόνος τρόπος

που οι περισσότεροι βιολόγοι απεικονίζουν
τις μοριακές τους υποθέσεις.

Γιατί;

Γιατί είναι πολύ δύσκολη
η δημιουργία μιας ταινίας

για υποτιθέμενη εκτέλεση διαδικασίας.

Πέρασα μήνες στο Χόλιγουντ μαθαίνοντας
λογισμικά τρισδιάστατης κίνησης

και πολλούς μήνες σε κάθε ταινία,

και οι περισσότεροι ερευνητές
δεν διαθέτουν τόσο χρόνο.

Τα αποτελέσματα όμως
μπορεί να είναι αξιόλογα.

Η κινούμενη εικόνα σχετικά με μόρια

είναι μοναδική
στην απόδοση πλήθους πληροφοριών

σε μεγάλα ακροατήρια
με τεράστια λεπτομέρεια.

Τώρα εργάζομαι σε ένα νέο πρόγραμμα

που λέγεται «Η Επιστήμη του HIV»

όπου θα δείξω με κινούμενες εικόνες
ολόκληρο τον κύκλο του ιού HIV

όσο το δυνατόν ακριβέστερα

και όλα με μοριακή λεπτομέρεια.

Θα παρουσιάζονται δεδομένα

που συλλέχθηκαν για δεκαετίες
από χιλιάδες ερευνητές,

δεδομένα για την εμφάνιση του ιού,

του πώς προσβάλλει τα σωματικά μας κύτταρα

και το πώς οι θεραπείες βοηθούν
στην καταπολέμηση της μόλυνσης.

Με τα χρόνια ανακάλυψα
ότι η κινούμενη εικόνα

δεν χρησιμεύει
μόνο στη μετάδοση μιας ιδέας,

αλλά είναι ιδιαίτερα χρήσιμη

στη διερεύνηση μιας θεωρίας.

Κατά κανόνα οι βιολόγοι
ακόμα χρησιμοποιούν χαρτί και μολύβι

για να απεικονίσουν τις διαδικασίες
που μελετούν,

και με τα δεδομένα που τώρα διαθέτουμε,
αυτό δεν επαρκεί πλέον.

Η διαδικασία δημιουργίας μιας ταινίας
με κινούμενη εικόνα

βοηθάει σημαντικά τους ερευνητές

στη διευκρίνιση και τελειοποίηση
των ιδεών τους.

Μια ερευνήτρια που συνεργαστήκαμε,

που μελετούσε τους μοριακούς μηχανισμούς

των νευροεκφυλιστικών νόσων,

επινόησε πειράματα που σχετίζονταν άμεσα

με την ταινία κινούμενης εικόνας
που δουλέψαμε μαζί,

κι έτσι η ταινία μπορεί να ανατροφοδοτεί
την ερευνητική διεργασία.

Νομίζω ότι η κινούμενη εικόνα
μπορεί να αλλάξει τη βιολογία.

και τον τρόπο που επικοινωνούμε,

που διερευνούμε τα δεδομένα μας,

που διδάσκουμε τους μαθητές μας.

Αλλά γι' αυτή την αλλαγή

χρειάζονται περισσότεροι ερευνητές
να κάνουν κινούμενες εικόνες,

και με αυτόν τον σκοπό,
δημιούργησα μια ομάδα

βιολόγων, τεχνικών κινούμενης εικόνας,
και προγραμματιστών,

που θα φτιάξουν ένα δωρεάν
νέο λογισμικό ανοικτού κώδικα

-το λέμε Μοριακό Φυλλοσκόπιο-

που φτιάχτηκε μόνο για βιολόγους

που θέλουν να φτιάξουν
μοριακές απεικονίσεις.

Από τις δοκιμές βρήκαμε
ότι χρειάζεται μόνο 15 λεπτά

για έναν βιολόγο που δεν έχει ξαναδεί
λογισμικό κινούμενης εικόνας

ώστε να δημιουργήσει
την πρώτη μοριακή απεικόνιση

της δικής της θεωρίας.

Επίσης φτιάχνουμε
μια διαδικτυακή βάση δεδομένων

όπου καθένας θα μπορεί να δει,
να κατεβάσει ή να ανεβάσει

τις δικές του κινούμενες εικόνες.

Χαιρόμαστε ιδιαίτερα που ανακοινώνουμε

ότι η δοκιμαστική έκδοση του λογισμικού
κατασκευής μοριακής κινούμενης εικόνας

είναι διαθέσιμη για μεταφόρτωση σήμερα.

Θα χαρούμε πολύ να δούμε
τις δημιουργίες των βιολόγων

και με ποιους νέους τρόπους θα επωφεληθούν

από την ικανότητα
να απεικονίζουν με κίνηση

τα δικά τους πρότυπα είδωλα.

Σας ευχαριστώ.

(Χειροκρότημα)