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Microscopía a cámara rápida

Método de captación de secuencias de imágenes microscópicas

La microscopía a cámara rápida es la fotografía a cámara rápida aplicada a la microscopía. Es el método que permite la observación de la dinámica celular durante períodos de tiempo.[1]​Las secuencias de imágenes microscópicas se graban y luego se ven a mayor velocidad para brindar una visión acelerada del proceso microscópico.Antes de la introducción de la grabadora de vídeo en la década de 1960, las grabaciones de microscopía a intervalos de tiempo se realizaban en películas fotográficas. Durante este período, la microscopía a cámara rápida se denominó microcinematografía. Con el uso de grabadoras de vídeo, se adoptó gradualmente el término microscopía de vídeo en intervalo de tiempo. Hoy en día, con el uso de las cámaras fotográficas digitales para grabar imágenes individuales, en lugar de una grabadora de vídeo, el término ha caído en desuso.

«Microscopía a cámara rápida»

Un microscopio a cámara rápida. La incubadora de células transparente es necesaria para mantener vivas las células durante la observación.
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Aplicaciones editar

 
Una película de células cancerosas en división, obtenida mediante microscopio de contraste de fases.
 
División celular durante 42 horas. La película se creó utilizando un microscopio de contraste de fase cuantitativa.
Espiroquetas de la sífilis que se mueven entre glóbulos rojos de pollo. Se observa el movimiento de vaivén que caracteriza la forma patógena. Jean Comandon, c. 1910, utilizó un ultramicroscopio para obtener la película.

La microscopía a cámara rápida se puede utilizar para observar cualquier objeto microscópico a lo largo del tiempo. Sin embargo, su principal uso tiene lugar en la biología celular para observar células cultivadas artificialmente. Dependiendo del cultivo celular, se pueden aplicar diferentes técnicas de preparación para mejorar las características ópticas de las células, ya que la mayoría de las células son transparentes.[2]​

Tradicionalmente, las células se tiñen para mejorar las observaciones. Desafortunadamente, el proceso de tinción mata las células. El desarrollo de métodos de tinción menos destructivos y de métodos para observar células no teñidas y la invención del microscopio de contraste de fases ha llevado a que los biólogos celulares observen cada vez mejor las 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.[3]​[4]​[5]​ [6]​ La microscopía a cámara rápida se utiliza principalmente en la investigación, también en clínicas de FIV ya que los estudios han demostrado que aumenta las tasas de embarazo, reduce las tasas de aborto y predice aneuploidías [7]​ [8]​

Los enfoques modernos están ampliando aún más las observaciones de microscopía a cámara rápida más allá de la creación de películas de la dinámica celular. Tradicionalmente, las células se observan en un microscopio y se miden con un citómetro. A medida que las técnicas citométricas se integran con técnicas de imágenes, este método doble va desapareciendo.[1]​

Historia editar

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

Aunque se considera The Cheese Mites de Martin Duncan, —grabada en 1903— como la primera película microcinematográfica,[9]​el desarrollo temprano de la microcinematografía científica tuvo lugar en París. El primer microscopio de cámara rápida 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]​Posteriormente, hacia 1910, fue Jean Comandon quien realizó las primeras contribuciones científicas significativas. [12]​ [13]​

Comandon era un microbiólogo especializado en la investigación de la sífilis . Inspirado por el trabajo microcinemático de Victor Henri sobre el movimiento browniano,[14]​[15]​[16]​utilizó el ultramicroscopio recién inventado para estudiar los movimientos de la bacteria de la sífilis.[17]​En aquel momento, el ultramicroscopio era el único instrumento que permitía ver las espiroquetas, finas bacterias filamentosas en forma de espiral. Usando una enorme cámara de cine atornillada al frágil microscopio, demostró visualmente que el movimiento de los Treponema patógenos es singularmente diferente del de las formas que no causan enfermedades. Las películas de Comandon resultaron fundamentales para enseñar a los médicos a distinguir las dos formas.[18]​[19]​

El extenso trabajo pionero de Comandon inspiró a otros a adoptar la microcinematografía. Heniz Rosenberger construyó un microcinematógrafo a mediados de los años 20. En colaboración con Alexis Carrel, utilizaron el dispositivo para desarrollar aún más las técnicas de cultivo celular de Carrel.[20]​ Warren Lewis realizó un trabajo similar.[21]​

Durante la Segunda Guerra Mundial, Carl Zeiss AG lanzó al mercado el primer microscopio de contraste de fase. Con este nuevo microscopio se pudieron observar por primera vez detalles celulares sin utilizar tinciones letales.[2]​Al realizar algunos de los primeros experimentos de lapso de tiempo con fibroblastos de pollo y un microscopio de contraste de fase, Michael Abercrombie sentó, en 1953, las bases de la comprensión de la migración celular.[22]​[23]​

Con la introducción generalizada de la cámara digital a principios de este siglo, la microscopía de lapso de tiempo se ha vuelto universalmente accesible y actualmente está experimentando un aumento sin parangón en las publicaciones científicas. [1]​

Referencias editar

  1. ↑ a b c Coutu, D. L.; Schroeder, T. (2013). «Probing cellular processes by long-term live imaging - historic problems and current solutions». Journal of Cell Science 126 (Pt 17): 3805-15. PMID 23943879. doi:10.1242/jcs.118349. 
  2. ↑ a b «The Phase Contrast Microscope». Nobel Media AB. 
  3. ↑ Stylianidou, Stella; Brennan, Connor; Nissen, Silas B.; Kuwada, Nathan J.; Wiggins, Paul A. (29 de agosto de 2016). «SuperSegger: robust image segmentation, analysis and lineage tracking of bacterial cells». Molecular Microbiology 102 (4): 690-700. PMID 27569113. doi:10.1111/mmi.13486. 
  4. ↑ Young, Jonathan W.; Locke, James C. W.; Altinok, Alphan; Rosenfeld, Nitzan; Bacarian, Tigran; Swain, Peter S.; Mjolsness, Eric; Elowitz, Michael B. (15 de diciembre de 2011). «Measuring single-cell gene expression dynamics in bacteria using fluorescence time-lapse microscopy». Nature Protocols 7 (1): 80-88. PMC 4161363. PMID 22179594. doi:10.1038/nprot.2011.432. 
  5. ↑ Merouane, Amine; Rey-Villamizar, Nicolas; Lu, Yanbin; Liadi, Ivan; Romain, Gabrielle; Lu, Jennifer; Singh, Harjeet; Cooper, Laurence J. N. et al. (1 de octubre de 2015). «Automated profiling of individual cell–cell interactions from high-throughput time-lapse imaging microscopy in nanowell grids (TIMING)». Bioinformatics (en inglés) 31 (19): 3189-3197. ISSN 1367-4803. PMC 4693004. PMID 26059718. doi:10.1093/bioinformatics/btv355. 
  6. ↑ Landecker, H. (2009). «Seeing things: From microcinematography to live cell imaging». Nature Methods 6 (10): 707-709. PMID 19953685. doi:10.1038/nmeth1009-707. 
  7. ↑ Meseguer, M.; Rubio, I.; Cruz, M.; Basile, N.; Marcos, J.; Requena, A. (2012). «Embryo incubation and selection in a time-lapse monitoring system improves pregnancy outcome compared with a standard incubator: A retrospective cohort study». Fertility and Sterility 98 (6): 1481-1489.e10. PMID 22975113. doi:10.1016/j.fertnstert.2012.08.016. 
  8. ↑ Campbell, A.; Fishel, S.; Bowman, N.; Duffy, S.; Sedler, M.; Hickman, C. F. L. (2013). «Modelling a risk classification of aneuploidy in human embryos using non-invasive morphokinetics». Reproductive BioMedicine Online 26 (5): 477-485. PMID 23518033. doi:10.1016/j.rbmo.2013.02.006. 
  9. ↑ Rohrer, Finlo. «Cheese mites and other wonders». BBC News Magazine. Consultado el 24 de abril de 2011. 
  10. ↑ Talbot, Frederick A. (1913). Practical cinematography and its applications. W. Heinemann. 
  11. ↑ «Le cinéma au service de la science». Institut national de l'audiovisuel. Consultado el 9 de enero de 2013. 
  12. ↑ «Jean Comandon (1877-1970)». Institut Pasteur. Archivado desde el original el 5 de diciembre de 2014. 
  13. ↑ «MICROBES CAUGHT IN ACTION.; Moving Pictures of Them a Great Aid In Medical Research.». The New York Times. 31 de octubre de 1909. 
  14. ↑ Bigg, Charlotte (2011). «Chapter 6: A visual history of Jean Perrin's Brownian motion curves». En Daston, Lorraine; Lunbeck, Elizabeth, eds. Histories of Scientific Observation. The University of Chicago Press. Uso incorrecto de la plantilla enlace roto (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última).
  15. ↑ Bigg, Charlotte (2008). «Evident atoms: visuality in Jean Perrin's Brownian motion research». Studies in History and Philosophy of Science Part A 39 (3): 312-322. doi:10.1016/j.shpsa.2008.06.003. Uso incorrecto de la plantilla enlace roto (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última).
  16. ↑ Henri, Victor (1908). «Étude cinématographique des mouvements browniens». Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences (146): 1024-1026. 
  17. ↑ Landecker, Hannah (2005). «Cellular Features: Microcinematography and Film Theory». Critical Inquiry 31 (4): 903-937. doi:10.1086/444519. 
  18. ↑ Bayly, H. W. (1910). «Demonstration by the Ultra-microscope of living Treponema pallidum and various Spirochaetes». Proceedings of the Royal Society of Medicine 3 (Clin Sect): 3-6. PMC 1961544. PMID 19974144. doi:10.1177/003591571000300202. 
  19. ↑ Roux, P.; Münter, S.; Frischknecht, F.; Herbomel, P.; Shorte, S. L. (2004). «Focusing light on infection in four dimensions». Cellular Microbiology 6 (4): 333-343. PMID 15009025. doi:10.1111/j.1462-5822.2004.00374.x. 
  20. ↑ Rosenberger, Heinz (1929). «Micro-Cinematography in Medical Research». J Dent Res 9 (3): 343-352. doi:10.1177/00220345290090030501. 
  21. ↑ «Warren H. (Warren Harmon) Lewis papers, ca. 1913-1964». American Philosophical Society. Consultado el 24 de abril de 2011. 
  22. ↑ Hoyos-Flight, Monica. «Milestone 2: Nature Milestones in Cytoskeleton». Nature Publishing Group. 
  23. ↑ Abercrombie, M.; Heaysman, J. E. (1953). «Observations on the social behaviour of cells in tissue culture. I. Speed of movement of chick heart fibroblasts in relation to their mutual contacts». Experimental Cell Research 5 (1): 111-131. PMID 13083622. doi:10.1016/0014-4827(53)90098-6. 

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