Американские ученые разработали платформу для интерактивной микроскопии, которая позволяет наблюдать за живыми микроорганизмами и с помощью смартфона и джойстика управлять ими в игровой среде. Результаты работы опубликованы в журнале PLOS One.

Многие дисциплины, такие как инженерия, программирование и другие, широко используют интерактивный игровой подход для обучения. Хотя микроскоп изобретен сотни лет назад, микробиология (как и другие разделы биологии) такими возможностями до сих пор не располагала.

Игра в Pac-Man на LudusScope. Honesty Kim et al., PLOS One, 2016

Чтобы сделать учебный процесс более занимательным,сотрудники Стэнфордского университета создали простую и недорогую платформу для интерактивной микроскопии, названную Ludus Scope. Она состоит из распечатанных на 3D-принтередержателей, на которых закреплены микрожидкостное устройство, светодиоды подсветки и управления, линза, объектив, регулятор фокусировки, электронный блок с джойстиком и смартфон.

Устройство и принцип действия LudusScope. Honesty Kim et al., PLOS One, 2016

В качестве демонстрационного микроорганизма ученые выбрали подвижное фотосинтезирующее одноклеточное простейшее эвглену изящную (Euglenagracilis), которая широко используется как модельный организм. Она способна воспринимать свет и двигаться в его направлении. Эвглен помещают в квадратное микрожидкостное устройство, которое помимо базовой подсветки имеет по одному светодиоду на каждой стороне. Джойстик управляет включением этих светодиодов, направляя движение простейших.

На микрожидкостное устройство направлен микроскоп, объектив которого совмещен с камерой смартфона, закрепленного наверху устройства. Специальное приложение позволяет наблюдать за перемещением эвглен на экране, помечать отдельных из них, измерять их скорость в реальном времени, и, управляя движением микроорганизмов с помощью джойстика, играть ими в различные игры, например, в импровизированный футбол, аналог Pac-Man и другие.

Как пишут разработчики, руководствуясь инструкцией, Ludus Scopeможно легко изготовить при наличии 3D-принтера, смартфона и небольшого набора недорогих деталей — с этой задачей могут справиться даже 12-летние школьники при минимальном участии педагога. При этом создание и использование платформы дает в доступной игровой форме навыки сразу в пяти областях: работе с материалами и конструировании,оптике, электронике, микрофлюидике и микробиологии. Устройство можно подвергать различным модификациям, к нему подключаются микроконтроллер Arduino и модуль Bluetooth.

Когда сборку и работу Ludus Scope продемонстрировали восьми учителям и десяти старшеклассникам, подавляющее большинство из них признали ее полезной для обучения. Ученые продолжают совершенствовать платформу.

Импровизированные игры с микроорганизмами созданы не только для школьников, но и для вполне серьезных ученых. Так, норвежские исследователи создали Pac-Man с инфузориями и коловратками, а международная группа биологов провела соревнования по хемотаксису среди генетически модифицированных клеток.

Автор: Олег Лищук