Wetenschappers van Skoltech hebben een Mass Spectrometry Imaging (MSI)-methode voorgesteld die gebruikmaakt van de unieke kenmerken van het menselijk gezichtsvermogen. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Analytische scheikunde .

Hoge-resolutie massaspectrometrie is een analytische techniek die nauwkeurig de massa-tot-ladingsverhouding (m/z) van ionen meet, geproduceerd uit moleculen door een ionisatieproces, en de intensiteit van het ionensignaal (het relatieve aantal ionen). Met deze metingen kunnen de gewichten en structuur van moleculen worden bepaald, (door ze te fragmenteren), waardoor verschillende verbindingen worden geïdentificeerd, zoals eiwitten, lipiden, metabolieten, peptiden, medicijncomponenten, en dergelijke. MSI geeft informatie over de ruimtelijke verdeling van moleculen in weefsels door massaspectrometrie-analyse van ionen uit te voeren met behulp van lokale laserionisatie van moleculen op elk punt van het monster (bijvoorbeeld een tumorsectie).

Het interpreteren van MSI-gegevens is een hele uitdaging. Men kan beginnen met het afbeelden van de verdeling van moleculen over het oppervlak van de weefselsectie en het creëren van een kleurenbeeld waarbij elke kleur een punt met een vergelijkbare ionensamenstelling vertegenwoordigt. Dus duizenden ionen met overeenkomstige intensiteiten op elk punt moeten worden weergegeven door slechts drie numerieke waarden die de MSI-gegevens zo goed mogelijk weerspiegelen en zijn gecorreleerd met een 3D-kleurenruimte om verdere analyse door een onderzoeker mogelijk te maken.

"Het is essentieel om zoveel mogelijk informatie uit de afbeelding te halen, rekening houdend met de echte kenmerken van het menselijk gezichtsvermogen, zoals niet-lineariteit en wezenlijk andere gevoeligheid voor veranderingen in helderheid en kleur. Hoewel de theorie van kleurperceptie al sinds de eerste helft van de 20e eeuw wordt bestudeerd, experts hebben nog steeds geen algemeen aanvaarde wiskundige modellen die alle bekende eigenschappen van het menselijk gezichtsvermogen nauwkeurig verklaren, "Anastasia Sarycheva, de hoofdauteur en een Skoltech Ph.D. student, verklaart.

Onderzoekers van het Skoltech Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE) en A.A. Kharkevich Institute for Information Transmission Problems of RAS heeft een nieuwe MSI-benadering voorgesteld die gebruik maakt van de theorie van menselijke kleurperceptie en vergelijkbaar is met de bestaande technieken in het detailniveau. De nieuwe methode behoudt grenzen en gradiënten bij het superponeren van regio's met een vergelijkbare ionensamenstelling. Dus, het resulterende beeld is beter interpreteerbaar dan bij andere MSI-visualisatietechnieken. De methode is getest op zowel gesimuleerde als experimentele gegevens die zijn verkregen door onderzoekers van het Skoltech Mass Spectrometry Laboratory in samenwerking met biologen van het Skoltech Center for Neurobiology and Brain Restoration (CNBR).