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Kryo-Elektronenmikroskopie: KI trainiert mit Fake-Bildern

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Die sogenannte kryogene Elektronenmikroskopie bietet Einblick in biologische Prozesse auf nahezu atomarer Ebene. Dabei werden mit einem Elektronenstrahl mehrere zweidimensionale Bilder von Proben aufgenommen, die in einem dünnen Eisfilm eingefroren wurden. Daraus erstellt der Computer präzise 3D-Modelle von Proteinen, Viren und anderen biologischen Strukturen. Es gibt aber auch Einschränkungen dieser Technologie: So darf der Elektronenstrahl nicht zu stark sein, um die empfindlichen Proben nicht zu beschädigen. Dies führt zu verrauschten Bildern, was es erschwert einzelne Moleküle oder Partikel zu identifizieren und zu analysieren.

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Um dennoch hochauflösend Strukturen zu erkennen, werden mehrere solcher Bilder gemittelt und dadurch entrauscht. Dabei hilft Künstliche Intelligenz (KI), die so trainiert wird, dass sie Partikel in den Mikroskopiebildern effizient identifizieren kann. Für dieses Training fehlen aber speziell in der Strukturbiologie Daten. Ein Forscherteam um David Haselbach vom Institut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien hat in Zusammenarbeit mit Pavol Harar von der Universität Wien ein neues Werkzeug namens "FakET" entwickelt. Dieses kann mithilfe maschinellen Lernens Bilder erzeugen, die jenen von Elektronenmikroskopen sehr ähnlich sind. Diese helfen das KI-System so zu trainieren, dass es verschiedene Partikel identifizieren kann. "Es ist, als würde man einen virtuellen Zoo mit genau beschrifteten Tieren schaffen, um einen Computer beizubringen, wie er die einzelnen Arten in der freien Wildbahn erkennt", so Harar in einer Aussendung des IMP. Die Arbeit wurde im Fachjournal "Structure" veröffentlicht (https://go.apa.at/RMQqAAph).

WIEN - ÖSTERREICH: FOTO: APA/APA/IMP

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