3D valós idejű képstabilizáció - innovációs díjas fejlesztés

Innovációs díjjal ismerte el a Femtonics Kutató és Fejlesztő Kft. technológiai fejlesztését a Magyar Innovációs Szövetség. A Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatalának díját kiérdemlő, femtoszekundumos lézermikroszkóphoz kapcsolódó szoftverfejlesztés az idegtudományi kutatások területén jelent áttörést. A cég világújdonságnak számító termékét (Femtonics FocusPinner - 3D valós idejű képstabilizáció) a müncheni Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen, (DZNE), az MTI Technology, valamint a Columbia University híres kutatócsoportja, a Losonczy Lab is használja kutatásaihoz. Az innovációs díjakat ünnepélyes keretek között március 26-án, kedden adták át a Parlamentben.

"Nagy büszkeség számunkra a Magyar Innovációs Szövetség elismerése. A díj azt üzeni, hogy érdemes olyan, high-techre specializálódott szakembergárdát szervezni, akik képesek idehaza az igen erős nemzetközi versenyben is ütőképes találmányokat, termékeket előállítani. Rendkívül fontosnak tartom, hogy megerősítsük azt a közösséget, akik hisznek a hazai szellemi tőkében, hiszen így egyre többeket tudunk motiválni arra, hogy itthon valósítsák meg innovatív ötleteiket" – fogalmazta meg gondolatait a díjátadót követően prof. dr. Rózsa Balázs, a cég ügyvezető igazgatója.

A "nagy áteresztőképességű, automatizált lézerpásztázó robotmikroszkóp" működéséről a Novum április 15-i adásában lesz részletes beszámoló.

A speciális kétfoton lézerpásztázó mikroszkópok, valamint azok segédberendezéseinek fejlesztésével, gyártásával és értékesítésével foglalkozó magyar cég elismerésben részesült terméke (Femtonics FocusPinner - 3D valós idejű képstabilizáció) egy olyan szoftveresen vezérelt femtoszekundumos lézerpásztázó eljárás, amely képes élő állatmodelles (in-vivo) kísérletekben kompenzálni az élőlények agyának folyamatos mozgását. Ez lehetővé teszi, hogy viselkedés, tanulás, futás, során precízen mérjék az idegsejtek nyúlványainak, illetve a neuronhálózatoknak az aktivitását. Így lehetővé válik gondolataink, memóriánk, érzelmeink alaposabb megismerése, de emellett a központi idegrendszeri betegségek mechanizmusát is tanulmányozni tudják, megnyitva az utat új terápiás és diagnosztikai eljárások kifejlesztésére. A módszert többek között az epilepszia és a depresszió sejtszintű terápiájának állatmodellen történő kidolgozásához is sikerrel alkalmazzák.

"Minél inkább komplex kérdéseket teszünk fel az agyműködéssel kapcsolatban, annál inkább viselkedő állatokon kell elvégezni a vizsgálatokat, hiszen az állatok nem tudnak beszélni, így viselkedésükkel kommunikálnak. Az in-vivo kísérletekben azonban a zsigeri mozgások (szívverés, lélegzés), illetve az akaratlagos mozgás akár több tíz mikrométernyi elmozdulást is okozhatnak, amely lényegesen nagyobb, mint maguk a mérendő struktúrák. Ez viszont ellehetetleníti a kis területen, illetve térfogatban történő nagy időbeli felbontású mintavételezést, hiszen a mérendő biológiai képlet (a sejttesetek és a sejtnyúlványok, dendritek, dendrittüskék) folyamatosan elmozdul a szkennelés helyéről" – magyarázta el a termék hasznosságát a cég ügyvezetője.

A mozgások gyors kompenzálásának alapötlete még 2007-ben született, de a szükséges gyors számítási műveleteket nem lehetett egy asztali számítógéppel elvégezni a túlzottan hosszú adatátviteli idők miatt, ezért lokális intelligenciát: egy saját fejlesztésű, valós idejű vezérlő számítógépet (alaplapot és vezérlő kártyákat) kellett létrehozni. Az új megoldás több kiegészítő fejlesztés mellett lehetővé teszi a 3D-s mozgáskorrekció és 3D-s fotostimuláció kombinációját, ami pontos stimulációs targetálást eredményez. - emelte ki Ócsai Katalin a cég Szoftver- és AI-fejlesztési részlegének vezetője, BME Matematika Intézetének doktorandusza.

"A terméket jelenleg még leginkább agykutatók használják, állatkísérleteikben (rágcsáló, muslica), viselkedés-elemzéshez, neurális hálózati mintázatok visszafejtéséhez, valamint neurodegeneratív betegségek vizsgálatához alkalmazzák a szoftvert. Egyelőre ezekben az intézetekben is állatmodelleken dolgoznak, de eredményeik előbb-utóbb humán célokat is szolgálhat."

Mint elmondta, a több mint három év alatt, csapatmunkában fejlesztett termék az elmúlt időszakban különösen reflektorfénybe került, mivel egy újszerű, minden eddigi festéknél jóval gyorsabb kinetikájú jelölés jelent meg a kutatói piacon: a feszültségszenzor. A számos agykutatót lázba hozó fejlesztés nem a sejtek kalcium ion háztartását, amely indirekten méri az aktivitást, hanem közvetlenül a membránpotenciál változását követi le. Ehhez azonban ultragyors 3D-s lézerpásztázás, rendkívül gyors időbeli felbontás és stabil állókép szükséges, amire a legjobb megoldást a képstabilizációval ellátott 3D-s lézerpásztázó mikroszkóp adja.

A szoftvert sikeresen alkalmazták élő, viselkedő állatmodellben úgy, hogy a mérés időbeli felbontásának és jel-zaj arányának köszönhetően az idegsejt tüzelésének egységét, az egyedi akciós potenciálokat is meg tudták különböztetni egészen hosszú mérések teljes időtartamán át. Mindez pedig új fejezetet nyithat az agyi jelek feldolgozásában, hiszen nagyobb időbeli felbontású, pontosabb elemzéseket tesz lehetővé.

A Femtonics képstabilizációs fejlesztését olyan jelentős intézmények választották eddig, mint a müncheni Deutsches Zentrum für Neurodegenerative, az MTI Technology, valamint a Columbia University híres kutatócsoportja, a Losonczy Lab.

A 32. Magyar Innovációs Nagydíj pályázói közül egy 31 tagú értékelő testület választotta ki a legjobbakat. Minden pályázatot legalább ketten bíráltak el. A testületben a kormány képviselői mellett kutatók és iparvállalati vezetők kaptak helyet.