Cámara ve señales a través de las neuronas 

Una nueva cámara desarrollada en el Instituto de Tecnología de California puede tomar hasta un billón de imágenes por segundo de objetos transparentes. 

Descrita en Science Advances, la tecnología de cámara, que su autor –el profesor de Ingeniería Médica y Eléctrica Lihong Wang– llama fotografía ultrarrápida comprimida sensible a la fase (pCUP), puede tomar videos no solo de objetos transparentes sino también de cosas más efímeras como ondas de choque y posiblemente incluso de las señales que viajan a través de las neuronas. 

Wang explica que su nuevo sistema de imagen combina el sistema de fotografía de alta velocidad que desarrolló previamente con una tecnología antigua, la microscopía de contraste de fase, que fue diseñada para permitir una mejor imagen de los objetos que son en su mayoría transparentes, como las células, que en su mayoría son agua. 

La microscopía de contraste de fase, inventada hace casi 100 años por el físico holandés Frits Zernike, funciona aprovechando la forma en que las ondas de luz se ralentizan y aceleran a medida que ingresan en diferentes materiales. 

Por ejemplo, si un haz de luz pasa a través de un trozo de vidrio, disminuirá su velocidad cuando ingrese al vidrio y luego acelerará nuevamente cuando salga. Esos cambios en la velocidad alteran el tiempo de las olas. Con el uso de algunos trucos ópticos es posible distinguir la luz que pasó a través del vidrio de la luz que no lo hizo, y el vidrio, aunque transparente, se vuelve mucho más fácil de ver. 

“Lo que hemos hecho es adaptar la microscopía de contraste de fase estándar para que proporcione imágenes muy rápidas, lo que nos permite obtener imágenes de fenómenos ultrarrápidos en materiales transparentes”, dice Wang en un comunicado. 

La parte de imagen rápida del sistema consiste en algo que Wang llama tecnología ultrarrápida comprimida de codificación sin pérdida (LLE-CUP). A diferencia de la mayoría de las otras tecnologías de imágenes de video ultrarrápidas que toman una serie de imágenes en sucesión mientras repiten los eventos, el sistema LLE-CUP toma una sola toma, capturando todo el movimiento que se produce durante el tiempo que tarda la toma en completarse. Dado que es mucho más rápido tomar una sola toma que múltiples tomas, LLE-CUP es capaz de capturar movimiento, como el movimiento de la luz en sí, que es demasiado rápido para ser fotografiado por la tecnología de cámara más típica. 

En el nuevo artículo, Wang y sus colegas investigadores demuestran las capacidades de pCUP al obtener imágenes de la propagación de una onda de choque a través del agua y de un pulso láser que viaja a través de una pieza de material cristalino. 

Wang dice que la tecnología, aunque aún está en su desarrollo inicial, puede tener usos en muchos campos, incluida la física, la biología o la química. 

“A medida que las señales viajan a través de las neuronas, hay una dilatación diminuta de las fibras nerviosas que esperamos ver. Si tenemos una red de neuronas, tal vez podamos ver su comunicación en tiempo real”, dice Wang. Además, dice, debido a que se sabe que la temperatura cambia el contraste de fase, el sistema “puede ser capaz de imaginar cómo se propaga un frente de llama en una cámara de combustión”. 

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