Negli scorsi numeri abbiamo iniziato un percorso nei prodigi della grafica al computer, passando dalla visione d’insieme della ricostruzione tridimensionale degli organi dell’addome alla navigazione virtuale nel lume dell’aorta visibile nella stessa ricostruzione. Con l’immagine di questo numero entriamo in strutture tridimensionali ancora più fini: più recisamente, all’interno del labirinto dei tubuli del rene e nell’intricata matassa dello strato di podociti che avvolge i vasi del glomerulo.

La quantità di informazioni che viene registrata durante un’osservazione microscopica è aumentata in questi anni in modo veramente esponenziale. In particolare, la microscopia laser produce un insieme di dati così vasto che rimane spesso in gran parte inesplorato. Come abbiamo già visto parlando di microscopia confocale nei numeri del marzo 2002 e del settembre 2003 (e come dobbiamo ancora vedere a proposito del microscopio a due fotoni, che costituisce l’ultimo sviluppo della microscopia laser), con queste tecniche vengono operate delle sezioni ottiche del campione, per ogni fetta cioè viene registrata la distribuzione della luce emessa dalle molecole fluorescenti con cui è stato colorato il preparato (in questo caso, anticorpi anti-vimentina per evidenziare in marrone il citoscheletro e DAPI per colorare i nuclei di blu). La risultante “pila” di immagini (ognuna costituita da una griglia bidimensionale di pixel) forma una griglia tridimensionale i cui elementi (chiamati voxel) consistono ciascuno in una tripletta di numeri (che definisce la posizione dell’elemento nel volume) a cui vengono associati i valori che corrispondono alla intensità della emissione sulle frequenze su cui emettono i fluorocromi.

I dati acquisiti vengono elaborati in diversi modi e poi resi in immagine 3D, utilizzando fondamentalmente due tipi di programmi di grafica: quelli che partono dai voxel visualizzandoli come particelle sospese in un liquido e quelli che riconoscono innanzitutto delle superfici e le integrano in una certa geometria prima della visualizzazione. Dei due metodi, il secondo richiede un maggior intervento da parte dell’operatore e una maggiore conoscenza previa delle forme da visualizzare. Per la microscopia e in genere per la resa di morfologie che sono ancora oggetto di studio è invece preferibile il primo tipo di procedimento, che è quello infatti utilizzato dal programma con cui è stata prodotta la ricostruzione del glomerulo e del lume dei tubuli.

 

Ricostruzione tridimensionale di un campione istologico di rene di ratto adulto ottenute a partire da dati di microscopia laser. L’immagine e le osservazioni microscopiche sono state realizzate da Carrie L. Phillips nei laboratori della Divisione di Neurologia del Dipartimento di Medicina dell’Indiana University School of Medicine, Indianapolis (IN).
La ricostruzione è stata prodotta con Voxx, un programma di grafica 3D
scritto da Jeff L. Clendenon e Jason Byars dell’Indiana Center for Biological Microscopy ed è distribuito gratuitamente attraverso la rete.

 

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