Videospiele eröffnen „neue Grenzen in der Neurowissenschaft“

Forscher der University of Queensland verwendeten einen Algorithmus aus einem Videospiel, um die Dynamik von Molekülen in lebenden Gehirnzellen zu untersuchen.

Dr. Tristan Wallis und Professor Frederic Meunier vom Queensland Brain Institute der University of Queensland kamen während des Lockdowns auf die Idee COVID 19 Pandemie.

„Kampfvideospiele verwenden einen sehr schnellen Algorithmus, um die Flugbahn von Kugeln zu verfolgen und sicherzustellen, dass das richtige Ziel auf dem Schlachtfeld zur richtigen Zeit getroffen wird“, sagte Dr. Wallis. „Die Technologie ist so optimiert, dass sie sehr genau ist, sodass das Experiment so realistisch wie möglich aussieht. Wir dachten, ein ähnlicher Algorithmus könnte verwendet werden, um verfolgte Moleküle zu analysieren, die sich innerhalb einer Gehirnzelle bewegen.“

Bisher war es der Technologie nur möglich, Partikel im Raum zu erkennen und zu analysieren, nicht jedoch, wie sie sich in Raum und Zeit verhalten.

„Wissenschaftler verwenden hochauflösende Mikroskopie, um lebende Gehirnzellen zu untersuchen und aufzuzeichnen, wie sich die winzigen Moleküle in ihnen zusammenlagern, um bestimmte Funktionen auszuführen“, sagte Dr. Wallis. „Einzelne Proteine ​​hüpfen und bewegen sich in einer scheinbar chaotischen Umgebung, aber wenn man diese Moleküle in Raum und Zeit beobachtet, beginnt man, Ordnung in diesem Chaos zu erkennen. Es war eine aufregende Idee – und sie hat funktioniert.“

Hochauflösende Bildgebung von Syntaxin 1A in der Datei Plasma Membran. Bildnachweis: die Autoren

Dr. Wallis verwendete Codierungstools, um einen Algorithmus zu entwickeln, der heute von vielen Labors verwendet wird, um umfangreiche Daten über die Aktivität von Gehirnzellen zu sammeln.

„Anstatt Kugeln nach Videospielschurken zu verfolgen, haben wir den Algorithmus angewendet, um das Zusammenklumpen von Partikeln zu beobachten – welche, wann, wo, wie lange und wie oft“, sagte Dr. Wallis. „Dies gibt uns neue Informationen darüber, wie Moleküle kritische Funktionen in Gehirnzellen erfüllen und wie diese Funktionen im Laufe des Alterns und bei Krankheiten gestört werden können.“

Professor Meunier sagte, die potenziellen Auswirkungen dieses Ansatzes seien exponentiell.

„Unser Team nutzt bereits Technologie, um wertvolle Hinweise auf Proteine ​​wie Syntaxin-1A zu sammeln, die für die Kommunikation innerhalb von Gehirnzellen unerlässlich sind“, sagte Professor Meunier. Auch andere Forscher wenden es auf andere Forschungsfragen an. Und wir arbeiten mit Mathematikern und Statistikern der University of Queensland zusammen, um zu erweitern, wie wir diese Technologie nutzen können, um wissenschaftliche Entdeckungen zu beschleunigen.“

Professor Meunier sagte, es sei erfreulich, die Wirkung einer einfachen Idee zu sehen.

„Wir haben unsere Kreativität genutzt, um eine Forschungsherausforderung zu lösen, indem wir zwei voneinander unabhängige Welten aus Hochtechnologie, Videospielen und hochauflösender Mikroskopie zusammengeführt haben“, sagte er. „Es hat uns zu neuen Grenzen der Neurowissenschaften geführt.“

Referenz: „Hyper-resolved Path-Derived Nanocluster Analysis Using Spatiotemporal Indexing“ von Tristan B. Wallis, Anmin Jiang, Kyle Young, Hui Ho, Kei Kudo, Alex J. Rachel S. Gormal und Frederic A. Monnier, 8. Juni 2023, hier verfügbar. Naturkommunikation.
DOI: 10.1038/s41467-023-38866-y