Observación de las imágenes microscópicas 3D usando realidad virtual

insights from industryDr. Christopher ZugatesApplication Engineerarivis AG

¡Una entrevista con el Dr. Christopher Zugates, ingeniero de uso en arivis AG, discutiendo una manera revolucionaria de analizar las imágenes complejas 3D… con realidad virtual!

¿Cuáles son los retos principales a que los científicos hacen frente cuando se trata de analizar las imágenes microscópicas 3D?

Uno de los retos más grandes de la microscopia 3D es la talla y la complejidad de las imágenes que podemos ahora capturar. Los adelantos en medio de la tecnología que no sólo son nosotros que capturan más información sobre una muestra, podemos también realizar más análisis usando esa información.

¡El primer reto con tales microscopios avanzados se está resolviendo cómo examinar una imagen muy compleja en el primer lugar! ¿Cuándo usted tenemos grupos de datos masivos, volúmenes masivos o movimientos 3D, cómo debemos ver estos datos, y cómo podemos explorarlo?

Los investigadores ahora están teniendo que decidir cómo al mejor analice y presente los datos sobre las imágenes complejas 3D, y comparten esto con la comunidad científica.

Observación de las neuronas en VR de InViewRCortesía de imagen: El Dr. Christopher Zugates, arivis AG

¿Cuál es InViewR?

InViewR es un uso que permite a investigadores poner audífonos comerciales de la realidad virtual y ser sumergido en las imágenes microscópicas 3D. En vez de considerar una imagen 3D en una 2.a pantalla de ordenador, los datos se presentan usted como objetos en su vecindad que usted pueda alcanzar fuera y tacto. Esto le permite manipular los datos de maneras que usted no habría podido hacer antes.

Hablando de mi propia experiencia de la investigación, podía ver un objeto en una esquina lejana de la imagen y alcanzarlo fuera y tocar inmediatamente. No hay casi sensación alrededor. Mi cerebro sabía ya para moverse la mano en cierta distancia. Podría mover las estructuras alrededor, girarlas, y observarlas de todos los diversos ángulos. ¡Podría incluso poner algo detrás de mí y alcanzar detrás, sin observar, asirlo y tirar de él delante de mí otra vez!

Con una pantalla plana, usted es tacto perdidoso con realidad. Usted comenzó con los materiales reales, tridimensionales y realizó, por ejemplo, el immunohistochemistry, después hizo la proyección de imagen y repentinamente, no observa nada como las materias primas. En los audífonos de VR, el material llega a ser real otra vez.  Pienso que ésta es una ventaja de InViewR y de la representación VR-basada de los datos sin procesar 3D en general.

En los audífonos de VR, usted puede obrar recíprocamente con el material otra vez. Usted puede girarlo, va dentro de él, hace cortes transversales con sus manos y más importante, realice las mediciones altamente exactas de una manera eficiente y cómoda.

Esto es determinado útil para el trazado de la neurona. Es una herramienta que se correlaciona a su mano tan cuando usted alcanza fuera y toca una neurona, la herramienta reconoce este y mide la distancia y el diámetro mientras que usted está bajando el axón.

Le permite cooperar con un algoritmo para encontrar el punto central de un axón y para trazarlo. Es un mundo lejos de observar imágenes en una pantalla plana con todo mucho más bién el trabajo naturalmente con sus manos como usted hace en el laboratorio.

¿Cómo puede VR transformar la manera que los investigadores analizan y presentan datos?

Hay definitivamente eficiencias que se ganarán haciendo cosas en realidad virtual. La manipulación y analizar de imágenes en una pantalla de ordenador es factibles, pero sería lejos más eficiente apenas alcanzar fuera y tocar la imagen, drenar un objeto, o medir cierta distancia entre los objetos.

Otro lugar donde estará importante la realidad virtual está compartiendo la significación de su trabajo. Como científicos, presentamos típicamente nuestros datos el uno al otro usando presentaciones del PowerPoint, que es un 2.o formato. Estamos intentando siempre explicar lo que vimos a través palabras o las 2.as imágenes. Qué en los arivis hemos notado a lo largo de los años es que VR es una manera magnífica de contar la historia. Los científicos pueden compartir su trabajo poniendo a un colega en su grupo de datos y estableciendo claramente las áreas de la significación.

Esto podía también ser útil para enseñar a laboratorios. Cuando comencé en escuela, entrenaba como neurobiólogo. Mucho mi entrenamiento temprano implicó el leer de los papeles que otras personas habían escrito, y este proceso de aprendizaje continúa para un curso de la vida. Hay un entrehierro enorme entre la lectura de estos papeles que visualicen las 2.as imágenes y real tener el material en su mano. VR podría ser un puente para la educación, donde usted puede mostrar a gente las estructuras de los tejidos y los órganos fuera del laboratorio.

Una de las ventajas más grandes para los científicos analizará imágenes donde hay mucha entremezcla de estructuras. Por ejemplo, si usted quiere observar una neurona que vaya a partir de un avión a otro, y está entrecruzando con los lotes de otras neuronas en su camino. Queremos observar cada neurona individual, pues hay algo especial sobre cada una de estas estructuras, y queremos entender sus propiedades individualmente. Para hacer esto, necesitamos desenredar cada neurona y tirar de ellas aparte de uno a.

A menos que un algoritmo sea bastante elegante observar el flujo y la continuidad estructurales sobre distancias largas, no podría separar las neuronas que son muy cercanas juntas. Usando VR, usted puede ver que la textura de la neurona y de su cerebro puede distinguir una estructura de otra, incluso cuando las neuronas son de tacto y que cruzan encima. Esto es inmenso potente para el análisis de datos y permite que usted escoja de distancia en una gran cantidad de información.

Es lo mismo con las células vivas. Trabajamos con un cliente que etiqueta las vesículas que se mueven rápidamente alrededor de una célula. Usando los audífonos de VR, puedo sentar el interior uno de las células y ver las vesículas el moverse alrededor. Es como mi cerebro está completando los entrehierros; Puedo ver fácilmente que esta vesícula saltó de aquí a allí, a allí, y puedo trazarlo.

Puedo poner mi dedo en él y rastrear su trayectoria alrededor de la célula. Estoy viendo que las vesículas entran en mi visión periférica que cruce mi campo de visión y movimiento sobre el otro lado. Esto es fácil para que usted haga si usted puede verlo, pero puede ser relativamente difícil de resolver en una computador.

¿Por qué usted lo aserraba al hilo era importante desarrollar la tecnología que permite que los científicos “recorran alrededor” de sus datos?

¡Hace cuatro años, explorábamos el uso de la realidad virtual en la investigación para la diversión! Trajimos nuestro primer sistema de VR a la sociedad para el Congreso Anual de la neurología y los centenares de gente vinieron poner los audífonos, todos vuelo alrededor dentro de las imágenes.

Después de que la demostración, nosotros comenzara a observar cómo podríamos convertir la experiencia de VR algo diversión, en algo científico útil. Observábamos cada aspecto del problema, de la narración a compartir datos, e incluso VR colaborativo donde dos personas pueden estar hacia adentro allí al mismo tiempo.

Entonces pensamos, si es fácil apenas alcanzar fuera y tocar un objeto, nosotros debemos agregar quizá la pintura u opciones el esculpir para ayudar a investigadores con las entregas de la segmentación. Los lotes de investigadores nos tenían informado que quisieron poder marcar espinas dorsales dendríticas en una neurona fácilmente. Realizamos que si hicimos el flujo de trabajo muy fácil, donde usted apenas engancha un botón y usted está marcando inmediatamente el objeto, después podría ser mismo un modo eficaz de hacer esta tarea común.

También hicimos maneras fáciles de medir la distancia 3D entre los puntos y de hacer 3D a pulso que esculpía en imágenes. Ahora estamos combinando estas herramientas con inteligencia de máquina de hacer los resultados cada vez más exactos.  Por eso este año, liberamos nuestra herramienta de trazado de la nueva neurona elegante.

Junto con esto, tomó los lotes de diversas herramientas y de trucos y comenzó a empaquetarlos en flujos de trabajo. Ahora estamos comenzando a ver a gente conectar con VR como herramienta para el análisis en vez apenas de una cosa de la diversión para hacer.

¿Para qué campos de la investigación el InViewR se ha diseñado?

Al principio, no pensamos en qué campos intentábamos dirigir, nosotros acabamos de querer hacer los datos 3D accesibles y fáciles analizar. Comenzamos más adelante a desarrollar los flujos de trabajo para los neurólogos, porque los científicos en estos campos activan realmente los límites en el contenido de la talla y de información salvado dentro de una imagen.

El tejido neuronal complejo de la proyección de imagen requiere la alta resolución espacial y temporal, que es porqué ella es muy favorable a un análisis de VR. Usted puede ver las estructuras individuales en VR que aparecería de otra manera pues un enredo imperceptible de neuronas en una 2.a pantalla.

Con una imagen muy densa, usted puede ser que necesite girar la imagen apenas de la manera correcta de ver algo en un corte transversal, y en una pantalla con un ratón, éste puede ser difícil y de frustración. ¡En vez de enganchar y de intentar mover un plano secante con un ratón y un teclado, en el ambiente de VR usted apenas necesita mover su cabeza naturalmente! Usted puede, por supuesto, girar el grupo de datos, pero usted puede también hacer ajustes con su cabeza para conseguir la visión perfecta.

¿Cuáles son las diferencias principales entre VR y los resultados de visualización en una 2.a pantalla de ordenador?

Si usted piensa en su ambiente físico, diga que usted está en su casa o su oficina, hay cierta manera que usted hace el cuarto ordenar físicamente. Usted tiene esto aquí y éste allí, y éste allí. De alguna manera, es muy fácil que su cerebro recuerde donde están sus herramientas y materiales.

Esto significa que usted puede ordenar y trabajar en el espacio en realmente un modo eficaz. Esto es comparable al ambiente de VR. Usted tiene este objeto delante de usted que usted puede tocar y trabajar eficientemente con. Puedo volver a este lugar. Puedo pasar a este lugar. Puedo extraer una línea de A a B a C a D muy, muy fácilmente, porque mi cerebro la percibe para ser un objeto real.

¿Cómo la tecnología ayuda a científicos a corregir entregas de la segmentación?

Todos quiere tomar mediciones de sus imágenes. Hacerla en una pantalla bidimensional donde usted está drenando el avión en avión puede estar muy, muy exacto pero puede también ser que toma tiempo y laboriosa.  En el ambiente de VR, mucho más información sobre donde hay desvíos de la segmentación se transporta al utilizador inmediatamente y ellos pueden movimiento de la eficiencia a éstos y corregirlos.

Usted hunched sobre una pantalla de ordenador por horas al mismo tiempo, intentando manipular la imagen. Con realidad virtual, usted se está poniendo de pie derecho alto o se está sentando, y está ampliando sus manos de la manera que usted las utiliza naturalmente. Cortó la necesidad de teclados y de ratones, haciendo la tarea menos perjudicial a las juntas y a la musculatura.  Si usted trabaja rápido, después puede incluso ser un buen entrenamiento.

Infórmenos más sobre el uso de la tecnología. ¿Trabaja con sistema de la proyección de imagen 3D?

¡Sí! Tomamos imágenes de cualquier 3D, o cualquier en un cierto plazo modalidad 3D, e intento de hacer ese proceso tan fácil como podemos para nuestros utilizadores. Si usted observa dentro de nuestro software, hay un filete largo de diversos tipos de archivo que soportemos. Intentamos hacer que tan fácil como podemos posiblemente.

En la mayoría de los casos, es simple un ejercicio del arrastrar y soltar. Usted apenas arrastra el archivo sobre la mesa, el software la importa en los audífonos de VR y usted está listo para ir.

InViewR funcionandoHaber de imagen: arivis AG

¿Qué papel la realidad virtual desempeñará en el futuro?

Pienso que veremos a los científicos que usan realidad virtual cada vez más. También pienso que comenzaremos a trasladarnos a realidad aumentada, o AR, pues la tecnología se desarrolla.  El trabajo en el ambiente virtual cogerá el fuego pues los audífonos llegarán a ser más cómodos y más accesibles.

La manera que utilizamos nuestras manos en el ambiente de VR es probable conseguir mejor también. En el momento que, estamos utilizando controladores aéreos con algunos botones, pero hay lotes de las tecnologías prometedoras que permitirán a gente utilizar sus manos. Están incorporando cosas como no apenas la reacción vibratoria, pero la reacción de la presión y la reacción térmica. Hay estas el resto de las dimensiones que pueden ser agregadas a donde los datos van quizá a aserrar al hilo como un objeto real.

No sé si estaríamos trabajando permanente en el mundo de VR. Desarrollamos nuestra herramienta de VR de una manera que las tareas que usted hace hacia adentro allí muy están especializadas. No preveemos que usted ponga los audífonos y que asista allí todo el día y que haga todo su trabajo. Ahora, estamos utilizando VR para resolver problemas especiales.

Todavía hay lotes de las tareas que usted querrá hacer de una manera tradicional en la computador. Una de las cosas especiales sobre nuestro uso de VR es que ajusta con todos nuestros otros usos. Tenemos un uso que sea muy característica-rico, una visualización de la imagen y un empaquetar tradicionales del análisis que se esté ejecutando en su computadora portátil o su mesa, después tenemos algunas soluciones del servidor también.

Cuando usted quiere hacer grande, análisis de la mezcla, con los lotes de trabajos de la proyección de imagen, usted puede hacerlo en ese ambiente también. Pero todas estas herramientas se conectan. Cualquier cosa que usted hace en el ambiente de VR se puede considerar en una computador, y vice versa.

¿Dónde pueden los programas de lectura encontrar más información?

Sobre el Dr. Christopher Zugates

Headshot de ChrisEl Dr. Christopher Zugates ha estado trabajando en la confluencia de ciencia, de trabajo en equipo, y de proyección de imagen multidimensional para las dos décadas pasadas. Como un ingeniero de uso arivis AG, él ayuda a los científicos más talentosos del mundo a leverage las nuevas herramientas escalables de la ciencia de la proyección de imagen

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