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Técnica usa flutuações em pixels de vídeo para medir o uso de energia de embriões em desenvolvimento
Os cientistas fizeram um grande avanço no estudo do desenvolvimento embrionário e como ele pode ser afetado por fatores externos, como as mudanças climáticas.
Por Universidade de Plymouth - 20/05/2021


Um gráfico de superfície 3D de brilho de pixel flutuante no vídeo de um embrião com os picos mais altos, que são laranja, indicando os pixels mais brilhantes. Crédito: Dr. Oli Tills, University of Plymouth

Os cientistas fizeram um grande avanço no estudo do desenvolvimento embrionário e como ele pode ser afetado por fatores externos, como as mudanças climáticas.

Pesquisadores da Universidade de Plymouth desenvolveram uma técnica de ponta que lhes permite examinar instantaneamente as características biológicas e comportamentos de embriões em desenvolvimento como uma assinatura energética, em vez de focar em características individuais.

O método, descrito em um estudo publicado na BMC Bioinformatics , é construído em torno de um vídeo de lapso de tempo capturado pelos pesquisadores de animais aquáticos - especificamente, os embriões de um caracol de água doce Radix balthica - durante seus primeiros e mais dinâmicos estágios de vida.

Com cada vídeo sendo composto por uma série de pixels individuais, cujo brilho varia de um quadro para o outro, a equipe desenvolveu um meio de usar essas flutuações para rastrear mudanças detalhadas no uso de energia .

Os traços substitutos de energia resultantes significam que, em vez de escolher aspectos individuais para medir, os cientistas podem capturar todos os traços visíveis em um vídeo como um espectro de valores de energia capturando uma amplitude maior de resposta biológica.

Os traços de proxy de energia respondem de forma marcadamente diferente às medições tradicionais do fenótipo (características observáveis ​​de um organismo), como frequência cardíaca ou movimento e, o que é importante, são altamente específicos para diferentes temperaturas ao longo do desenvolvimento.

A equipe também usou a técnica para demonstrar que a quantidade total de energia expressa durante o desenvolvimento de um embrião pode ser usada para prever sua taxa de crescimento, sugerindo que pode refletir o uso real de energia pelo próprio embrião.

O Dr. Oli Tills, pesquisador da Escola de Ciências Biológicas e Marinhas e principal autor do novo estudo, disse: "Escolher o que medir pode muitas vezes ser uma escolha difícil para os biólogos, mas pode direcionar o resultado dos experimentos. Essa escolha pode seja comparado a lançar dardos com os olhos vendados, com a esperança de acertar o alvo ao escolher características biológicas relevantes que respondem de forma informativa durante os experimentos.

"A biodiversidade torna essa tarefa um desafio significativo no estudo do fenótipo, por apresentar uma grande variedade de formas e funções para escolher. Este estudo tem implicações importantes em como abordaremos esses estudos no futuro. Ele apresenta um método que é transferível para diferentes espécies, abordagens experimentais e que se afasta das limitações de nossa abordagem anterior de sorte com maconha. "

A nova pesquisa baseia-se no trabalho existente da mesma equipe de Plymouth, aplicando bioimagem, robótica e visão computacional para produzir medições automatizadas de tamanho, forma, movimento e função - incluindo frequência cardíaca - de organismos aquáticos.

 

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