Visualisierungsmöglichkeiten

[DeCaY4]

Mahlzeit, mich würde mal interessieren, inwieweit man physiologische Prozesse (evtl. auch andere, aber nciht primär) visualisieren kann.
Also z.B. einen Menschen, der einfach nur steht und atmet und man sehen kann, was mit den CO2/O2.. Molekülen passiert, wie sie durch die Nase eingesaugt werden........ praktisch so ähnlich wie hier
http://aimediaserver.com/studiodaily/videoplayer/?src=harvard/harvard.swf&width=640&height=520

Kann man also die Moleküle irendwie markieren (radioaktiv z.B.) und dann deren Weg verfolgen? Kann man das Ganze dann auch grafisch darstellen oder scheitert das an der Rechenkapazität (kA wieviele Moleküle man beim Einatmen einsaugt..............................)

Ja eh hat da einer Ahnung von?

 

[GHoSTFool]

Ich hab zwar null Ahnung aber hört sich interessant an.

 

[Meta123Tron]

Also der Link den Du uns gibst - das ist reine CG. Keine Visualisierung tatsächlicher Prozesse in einer Zelle. Da wurde nichts radioaktiv markiert oder so. Reine Phantasie.

Zu Deiner Frage: Nein geht nicht. Man kann zwar prinzipiell Moleküle beobachten wie sie sich aufbauen und falten und zerstört werden, aber nur mit sehr großem Aufwand und nicht "am lebenden Objekt" sondern unter kontrollierten Bedingungen. Frag mich nicht wie, ich vermute mal sowas wie zeitaufgelöste Röntgenspektroskopie.
Das höchste der Gefühle um in einen Körper "live" reinzuschauen ist wohl PET oder ähnliches, mit Auflösungen weit größer als Moleküle. Oder mittels Farbstoffen Strukturen wie zB die Chromosomen einzufärben und dann unterm Mikroskop die Teilung zu beobachten - soweit ich weiß aber auch nicht live sondern in verschieden fortgeschrittenen Stadien die man dann wie ein Puzzle in die richtige Reihenfolge zu bringen versucht.

BTW, sehr schönes Video, Dein Link, Danke!

 

[BrotUser]

Das Video da ist in Lightwave 3D gemacht würde ich sagen, wobei einige Texturen stark an Cinema 4D erinnern. Auf diese Weise kannst du, wie vom Vorredner schon gesagt, alles machen. Gegebenenfalls sogar wie Moleküle gegeneinander Poker spielen.

Mit radioaktiven Substanzen hat das Ganze aber nicht wirklich viel zu tun, es sei denn die sollen auch mit Pokern.

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[EnimaN]

man kann tatsächlich einzelne moleküle in der lebenden zelle in echtzeit beobachten - dazu muss man allerdings ein stark leuchtendes molekül an das zu beobachtende binden (was natürlich nicht immer einfach möglich ist)

desweiteren kann man nicht alle moleküle gleichzeitig beobachten, da die signale sich gegenseitig-überlagern würden. aber mit rel. normalen labor-lichtmikroskopen kommt man so auf ortauslösungen von wenigen nanometern.

um vorgänge im gesamten körper zu visualisieren ist das aber völlig fehl am platz, da ein körper aus viel zu vielen atomen/molekülen/zellen besteht und man am ende sowieso nichts sehen würde. man kann natürlich gewonnene ergebnisse in solchen künstlichen visualisierungen schematisch darstellen.

 

[BrotUser]

Hm lassen sich mit der Methode nicht nur einzelne Proteine unter einem Fluoreszenz-Mikroskop beobachten, nachdem sie mit makierten Antikörpern in Kontakt gekommen sind? Von was anderem habe ich nämlich noch nie was gehört.
Mit Visualisierung von physiologischen Prozessen hat das auch nicht viel zu tun oder?

 

[EnimaN]

jo, wie gesagt lassen sich nicht beliebige moleküle so markieren, sondern nur großere organische. aber was genau willst du denn visualisieren? deine frage war dahingehend etwas schwammig gestellt.

 

[Errtu_inaktiv]

wow cooles vid

Original geschrieben von Meta-Tron
Keine Visualisierung tatsächlicher Prozesse in einer Zelle. Da wurde nichts radioaktiv markiert oder so. Reine Phantasie.

Nur um das klarzustellen, alle Visualisierungen in diesem Video sind Prozesse die tatsächlich in der Zelle ablaufen - ziemlich akkurat dargestellt sogar. Aber es ist natürlich keine "Live-Aufnahme", die Farben sind willkürlich und die Größenverhältnisse stimmen nicht ganz.

@decay: was genau willst du machen? der aufwand, den du für sowas hast (live-aufnahme der CO2 moleküle bei der atmung) ist ganz schön hoch um einen prozess darzustellen den sich jeder vorstellen kann - und der auch ziemlich gut untersucht ist.

 

[DeCaY4]

najo das mit dem atmen war nur ein beispiel
ich würd halt gern mal typische prozesse im menschlichen körper animiert sehen, eben wie im vid aus so ner "intrazellularen" sicht
also z.B. wie sich im hirn ein aktionspotential(?) bildet, der nervenimpuls dann über die synapsen wandert, rückenmark in die hand wo sich dann der kleine finger hebt
oder wie in der niere aus dem blut stoffe gefiltert werden
oder wie nahrung von den e coli bakterien(?) im darm absorbiert wird
oder blutgerinnung
oder wie im knochenmark die weißen blutkörperchen gebildet werden..........

naja solche sachen als video oder interaktive software fänd ich saugeil. nur halt schon größtmöglich auf wissenschaftlichen tatsachen beruhend und nich sci-fi oder halb wissenschaft/halb kunst wie im vid...
ich mein, wie lernen denn mediziner außer am lebenden oder toten objekt? nur aus büchern? gibts da nichts "kinderfreundlicheres"? und wenn ja, wie genau ist das? molekulare ebene? ich mein, wie DNA/mRNA... aussehen weiß man doch, kein Plan wie da der Stand der forschung ist. Kann man theoretisch eine menschliche Zelle vollständig am Computer simulieren inklusive aller (Stoffwechsel..)Vorgänge?

 

[Errtu_inaktiv]

Original geschrieben von DeCaY4
Kann man theoretisch eine menschliche Zelle vollständig am Computer simulieren inklusive aller (Stoffwechsel..)Vorgänge?

Hi Decay, ich schätze zu den Vorgängen die du oben genannt hast wirst du bei ausgiebiger Suche schon ein paar gute Visualisierungen finden. Ich finde diese Video Darstellungen von biologischen Prozessen auch sehr geil, es gibt irgendwo ein ziemlich gutes (und auf spektroskopischen Methoden - NMR / Kristallographie - beruhundes) Video von der ATP-Synthethase (die ein bisschen wie ein elektromotor funktioniert) z.b..

Eine menschliche Zelle vollständig am Computer zu simulieren ist nicht so leicht möglich, allein daher weil es nicht sehr anschaulich wäre. Im Cytoplasma schwimmen so viele Proteine und andere Dinge herum dass du bei gegeben hoher Auflösung bildlich gesprochen deine eigene Hand vor Augen nicht siehst, weil alles so voll ist.
Und 2. ist es von der Rechenleistung her nicht möglich, so viele Proteine zu simulieren. Ich will es jetzt nicht ausrechnen aber man kann davon ausgehen dass es sich in einer Zelle um eine 10-12stellige Zahl an Proteinen und eine noch höhere Zahl an kleineren Molekülen handelt.


Man könnte aber ein interaktives System machen bei dem der User einzelne Organellen / Prozesse (Golgi Apparat, Proteinsynthese, Lysosmen ..) anklicken kann, die daraufhin visualisiert werden. Wäre natürlich ein riesen Projekt!

 

[Meta123Tron]

Heute erst gelesen, vielleicht ist das interessant:
http://www.nature.com/nature/journal/v454/n7205/full/nature07104.html

Minimally invasive high-speed imaging of sarcomere contractile dynamics in mice and humans
Michael E. Llewellyn1, Robert P. J. Barretto1, Scott L. Delp1 & Mark J. Schnitzer1
1. Bio-X Program, James H. Clark Center for Biomedical Engineering & Sciences, Stanford University, Stanford, California 94305, USA
[...]

Abstract
Sarcomeres are the basic contractile units of striated muscle. Our knowledge about sarcomere dynamics has primarily come from in vitro studies of muscle fibres1 and analysis of optical diffraction patterns obtained from living muscles2, 3. Both approaches involve highly invasive procedures and neither allows examination of individual sarcomeres in live subjects. Here we report direct visualization of individual sarcomeres and their dynamical length variations using minimally invasive optical microendoscopy4 to observe second-harmonic frequencies of light generated in the muscle fibres5, 6 of live mice and humans. Using microendoscopes as small as 350 mum in diameter, we imaged individual sarcomeres in both passive and activated muscle. Our measurements permit in vivo characterization of sarcomere length changes that occur with alterations in body posture and visualization of local variations in sarcomere length not apparent in aggregate length determinations. High-speed data acquisition enabled observation of sarcomere contractile dynamics with millisecond-scale resolution. These experiments point the way to in vivo imaging studies demonstrating how sarcomere performance varies with physical conditioning and physiological state, as well as imaging diagnostics revealing how neuromuscular diseases affect contractile dynamics.

 

[BrotUser]

Nen riesen Haufen (300 oder so?) fertiger Animationen findest du (wie oben schon mal angedeutet) bei nucleus und medivisuals.