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Usando hologramas criados em microscópios digitais e interpretados usando inteligência artificial (IA), pela primeira vez os pesquisadores agora podem acompanhar a vida do microplâncton em nível individual. O método é resultado de um projeto de pesquisa interdisciplinar da Universidade de Gotemburgo.
O plâncton é um dos organismos mais importantes da Terra. Mais da metade de todo o oxigênio do mundo é produzido pelo fitoplâncton nos oceanos. No entanto, o conhecimento sobre essas formas de vida é limitado, principalmente devido ao seu tamanho.
“Até agora eu tinha que estudar microplâncton em nível de grupo, mas graças a este novo microscópio holográfico baseado em IA posso ver como os microplânctons individuais se movem, comem, crescem e se reproduzem”, diz Erik Selander, biólogo marinho da Universidade de Gotemburgo.
A única maneira de estudar o microplâncton no nível individual
Erik Selander ouviu Giovanni Volpe, professor de física da Universidade, falar em uma conferência em 2019 sobre a nova técnica em que a luz refratada através de uma partícula cria um holograma que pode ser estudado em vez da partícula. Usando a IA, os hologramas podem ser analisados em velocidades muito mais altas, fornecendo mais e mais detalhes. Selander e Volpe então iniciaram um projeto interdisciplinar voltado para o microplâncton.
“Temos uma boa compreensão de quem come quem e para onde vai no caso de organismos maiores, como animais e pássaros que vemos todos os dias. O método que desenvolvemos é o único que funciona para estudar organismos microscópicos no indivíduo nível”, diz Giovanni Volpe.
A IA torna o método muito mais rápido
O método usa luz LED para analisar o microplâncton em microscópios holográficos e isso garante que os organismos permaneçam inalterados durante o processo. Esta descoberta foi relatada em um artigo na revista eLife.
“As células de microplâncton que examinamos têm apenas alguns centésimos de milímetro de tamanho. Mas são tão numerosas que afetam todo o ciclo de carbono do oceano. No total, o microplâncton de célula única absorve cerca de três vezes mais carbono do que nós, humanos. emitem de combustíveis fósseis. Agora podemos obter uma compreensão detalhada desses processos em nível individual”, diz Erik Selander.
O método de registrar a interação luz-matéria por meio de câmeras digitais com a ajuda de um microscópio holográfico foi bem estudado no passado. Mas graças à tecnologia digital e à recente revolução da IA, esse método se tornou muito mais útil e a análise é mais fácil e muito mais rápida.
“Ao combinar microscopia holográfica com IA, agora podemos monitorar simultaneamente o que está acontecendo com uma grande coleção de células de microplâncton em um único nível de célula, o que era um desafio antes. Embora a técnica seja demonstrada com microorganismos marinhos, é bastante universal em e pode ser aplicado a qualquer forma de vida microscópica. E ao colocar as células em poços de vidro em miniatura, podemos acompanhar a dinâmica de crescimento e os comportamentos de natação das células, ao longo de seu ciclo de vida, de horas a dias”, diz Harshith Bachimanchi, doutorando em física na Universidade de Gotemburgo.
A microscopia holográfica também oferece um método rápido e barato para contar, pesar e dimensionar células ou outras partículas em uma solução.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Gotemburgo. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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