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Microscopía de lapso de tiempo

La microscopía time-lapse es una fotografía time-lapse aplicada a la microscopía . Las secuencias de imágenes del microscopio se graban y luego se visualizan a mayor velocidad para brindar una vista acelerada del proceso microscópico.

Antes de la introducción de la videograbadora en la década de 1960, las grabaciones de microscopía time-lapse se hacían en película fotográfica . Durante este período, la microscopía time-lapse se conocía como microcinematografía . Con el uso creciente de videograbadoras, el término videomicroscopía time-lapse se adoptó gradualmente. Hoy en día, el término video se descarta cada vez más, lo que refleja que se utiliza una cámara digital para grabar los fotogramas de imagen individuales, en lugar de una videograbadora.

Aplicaciones

La microscopía time-lapse se puede utilizar para observar cualquier objeto microscópico a lo largo del tiempo. Sin embargo, su principal uso es dentro de la biología celular para observar células cultivadas artificialmente . Dependiendo del cultivo celular, se pueden aplicar diferentes técnicas de microscopía para mejorar las características de las células, ya que la mayoría de las células son transparentes. [1]

Para mejorar aún más las observaciones, las células se han teñido tradicionalmente antes de la observación. Desafortunadamente, el proceso de tinción mata las células. El desarrollo de métodos de tinción menos destructivos y métodos para observar células no teñidas ha llevado a que los biólogos celulares observen cada vez más células vivas. Esto se conoce como imágenes de células vivas . Se han desarrollado algunas herramientas para identificar y analizar células individuales durante la obtención de imágenes de células vivas. [2] [3] [4]

La microscopía de lapso de tiempo es el método que extiende la obtención de imágenes de células vivas desde una única observación en el tiempo hasta la observación de la dinámica celular durante largos períodos de tiempo. [5] [6] La microscopía de lapso de tiempo se utiliza principalmente en investigación, pero se utiliza clínicamente en clínicas de FIV , ya que los estudios han demostrado que aumenta las tasas de embarazo, reduce las tasas de aborto y predice la aneuploidía [7] [8]

Los métodos modernos están ampliando aún más las observaciones con microscopía time-lapse más allá de la realización de películas de dinámica celular. Tradicionalmente, las células se observaban en un microscopio y se medían en un citómetro . Esta frontera se difumina cada vez más a medida que las técnicas citométricas se integran con técnicas de imágenes para monitorear y medir las actividades dinámicas de las células y las estructuras subcelulares . [5]

Historia

Uno de los microcinematógrafos utilizados en el Instituto Marey a finales del siglo XIX.

The Cheese Mites de Martin Duncan de 1903 es una de las primeras películas microcinematográficas. [9] Sin embargo, el desarrollo temprano de la microcinematografía científica tuvo lugar en París. El primer microscopio time-lapse del que se tiene noticia se montó a finales de la década de 1890 en el Instituto Marey, fundado por el pionero de la cronofotografía , Étienne-Jules Marey . [10] [11] [12] Sin embargo, fue Jean Comandon quien hizo las primeras contribuciones científicas significativas alrededor de 1910. [13] [14]

Comandon era un microbiólogo especializado en la investigación de la sífilis . Inspirado por el trabajo microcinematográfico de Victor Henri sobre el movimiento browniano , [15] [16] [17] utilizó el recién inventado ultramicroscopio para estudiar los movimientos de las bacterias de la sífilis . [18] En ese momento, el ultramicroscopio era el único microscopio en el que se podían ver las bacterias delgadas en forma de espiral. Utilizando una enorme cámara de cine atornillada al frágil microscopio, demostró visualmente que el movimiento de las bacterias que causan la enfermedad es singularmente diferente de la forma que no causa la enfermedad. Las películas de Comandon resultaron fundamentales para enseñar a los médicos a distinguir las dos formas. [19] [20]

El extenso trabajo pionero de Comandon inspiró a otros a adoptar la microcinematografía. Heniz Rosenberger construye un microcinematógrafo a mediados de la década de 1920. En colaboración con Alexis Carrel , utilizaron el dispositivo para desarrollar aún más las técnicas de cultivo celular de Carrel . [21] Warren Lewis realizó un trabajo similar. [22]

Durante la Segunda Guerra Mundial, Carl Zeiss AG lanzó al mercado el primer microscopio de contraste de fases . Con este nuevo microscopio, por primera vez se pudieron observar detalles celulares sin utilizar tinciones letales. [1] Al realizar algunos de los primeros experimentos de lapso de tiempo con fibroblastos de pollo y un microscopio de contraste de fases, Michael Abercrombie describió la base de nuestra comprensión actual de la migración celular en 1953. [23] [24]

Con la amplia introducción de la cámara digital a principios de este siglo, la microscopía de lapso de tiempo se ha vuelto mucho más accesible y actualmente está experimentando un aumento no representado en las publicaciones científicas. [5]

Véase también

Referencias

  1. ^ ab "El microscopio de contraste de fases". Nobel Media AB.
  2. ^ Stylianidou, Stella; Brennan, Connor; Nissen, Silas B.; Kuwada, Nathan J.; Wiggins, Paul A. (29 de agosto de 2016). "SuperSegger: segmentación de imágenes robusta, análisis y seguimiento de linaje de células bacterianas" (PDF) . Microbiología molecular . 102 (4): 690–700. doi :10.1111/mmi.13486. PMID  27569113. S2CID  10684951.
  3. ^ Young, Jonathan W.; Locke, James CW; Altinok, Alphan; Rosenfeld, Nitzan; Bacarian, Tigran; Swain, Peter S.; Mjolsness, Eric; Elowitz, Michael B. (15 de diciembre de 2011). "Medición de la dinámica de la expresión génica de células individuales en bacterias mediante microscopía de fluorescencia con lapso de tiempo". Nature Protocols . 7 (1): 80–88. doi :10.1038/nprot.2011.432. PMC 4161363 . PMID  22179594. 
  4. ^ Merouane, Amine; Rey-Villamizar, Nicolas; Lu, Yanbin; Liadi, Ivan; Romain, Gabrielle; Lu, Jennifer; Singh, Harjeet; Cooper, Laurence JN; Varadarajan, Navin; Roysam, Badrinath (1 de octubre de 2015). "Perfiles automatizados de interacciones célula-célula individuales a partir de microscopía de imágenes de lapso de tiempo de alto rendimiento en rejillas de nanopocillos (TIMING)". Bioinformática . 31 (19): 3189–3197. doi :10.1093/bioinformatics/btv355. ISSN  1367-4803. PMC 4693004 . PMID  26059718. 
  5. ^ abc Coutu, DL; Schroeder, T. (2013). "Investigación de procesos celulares mediante imágenes en vivo a largo plazo: problemas históricos y soluciones actuales". Journal of Cell Science . 126 (Pt 17): 3805–15. doi : 10.1242/jcs.118349 . PMID  23943879.
  6. ^ Landecker, H. (2009). "Ver cosas: de la microcinematografía a la obtención de imágenes de células vivas". Nature Methods . 6 (10): 707–709. doi :10.1038/nmeth1009-707. PMID  19953685. S2CID  6521488.
  7. ^ Meseguer, M.; Rubio, I.; Cruz, M.; Basile, N.; Marcos, J.; Requena, A. (2012). "La incubación y selección de embriones en un sistema de monitorización time-lapse mejora el resultado del embarazo en comparación con una incubadora estándar: un estudio de cohorte retrospectivo". Fertilidad y esterilidad . 98 (6): 1481–1489.e10. doi : 10.1016/j.fertnstert.2012.08.016 . PMID  22975113.
  8. ^ Campbell, A.; Fishel, S.; Bowman, N.; Duffy, S.; Sedler, M.; Hickman, CFL (2013). "Modelado de una clasificación de riesgo de aneuploidía en embriones humanos utilizando morfocinética no invasiva". Reproductive BioMedicine Online . 26 (5): 477–485. doi : 10.1016/j.rbmo.2013.02.006 . PMID  23518033.
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  12. ^ Landecker, Hannah (2006). "Microcinematografía y la historia de la ciencia y el cine". Isis . 97 : 121–132. doi :10.1086/501105. S2CID  144554305.
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  15. ^ Bigg, Charlotte (2011). "Capítulo 6: Una historia visual de las curvas de movimiento browniano de Jean Perrin" (PDF) . En Daston, Lorraine; Lunbeck, Elizabeth (eds.). Historias de la observación científica . The University of Chicago Press.[ enlace muerto permanente ]
  16. ^ Bigg, Charlotte (2008). "Átomos evidentes: visualidad en la investigación del movimiento browniano de Jean Perrin" (PDF) . Estudios en Historia y Filosofía de la Ciencia Parte A . 39 (3): 312–322. Bibcode :2008SHPSA..39..312B. doi :10.1016/j.shpsa.2008.06.003.[ enlace muerto permanente ]
  17. ^ Henri, Víctor (1908). "Étude cinématographique des mouvements browniens". Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences (146): 1024-1026.
  18. ^ Landecker, Hannah (2005). "Características celulares: microcinematografía y teoría cinematográfica". Critical Inquiry . 31 (4): 903–937. doi :10.1086/444519. S2CID  162894152.
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  23. ^ Hoyos-Flight, Monica. "Hito 2: Hitos de la naturaleza en el citoesqueleto". Nature Publishing Group.
  24. ^ Abercrombie, M.; Heaysman, JE (1953). "Observaciones sobre el comportamiento social de las células en cultivos de tejidos. I. Velocidad de movimiento de fibroblastos de corazón de pollo en relación con sus contactos mutuos". Experimental Cell Research . 5 (1): 111–131. doi :10.1016/0014-4827(53)90098-6. PMID  13083622.

Enlaces externos

Películas históricas de microscopía time-lapse