Los científicos han observado el esperma desde la invención del microscopio óptico, pero hasta ahora no se tenía idea realmente de cómo los espermatozoides se desplazan y qué movimientos siguen. Sin embargo, gracias a un microscopio holográfico desarrollado en la Universidad de California, en Los Ángeles (UCLA) se pueden ver detalles de la locomoción de los espermatozoides en tres dimensiones.
Esta información podría ayudar a que los científicos comprendan mejor la biofísica de la locomoción del esperma, lo que podría dar luz sobre los atributo claves y de los posibles defectos en los propios espermatozoides.
El microscopio desarrollado en la UCLA, en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Henry Samueli, ha hecho posible trazar el movimiento de las cabezas y colas de los espermatozoides en 3D con una precisión y detalle sin precedente. El aparato creado, que usa holografía y algoritmos para reconstrucción de imágenes, se describe en un artículo (https://aap.nature-lsa.cn:8080/cms/accessory/files/AAP-lsa2017121.pdf) de Light: Science and Applications.
La mayoría de los microscopios que se usan el estudios clínicos y laboratorios, puede observar los movimientos de esperma en dos dimensiones, en una muestra cuyo volumen es muy pequeño. Por ende, no pueden capturar los detalles 3D del movimiento espermático, como el giro de la cabeza del esperma o el rápido movimiento de su cola, llamada flagellum.
“Nuestro microscopio holográfico reemplaza los lentes con algoritmos y pueden ver imágenes de esperma sobre un volumen de muestra que es aproximadamente 100 veces más grande que lo que pueden mostrar los microscopios ópticos”, dice Mustafa Daloglu, un estudiante de doctorado de la UCLA y el primer autor del estudio. “Los datos que hemos recolectado nos permiten observar precisamente los movimientos del esperma en 3D y revelan los giros que dan las cabezas y los flagellum en patrones, que antes simplemente no se habrían podido ver y reportar”, indica.
Esta plataforma de imagen computacional usa componentes baratos, incluyendo un sensor de imágenes como el que puede encontrarse en las cámaras de los teléfonos móviles, que cuestan un par de dólares la pieza. Igualmente se usan dos diodos que emiten luz, para iluminar la muestra.
Primero, se coloca la muestra de espera en una cámara grande de observación, en donde caben más de 30 microlitros en volumen, al frente del sensor de imágenes. Los dos LEDs, los cuales están fuera del contenedor, tienen una configuración muy específica para lidiar con las sombreas del esperma que se mueve sobre el sensor de la imagen. “Debido a como los LEDs están posicionados, cada espermatozoide genera dos sombras separadas desde diferentes ángulos, cada una conteniendo información holográfica que es usada para reconstruir una imagen digital 3D del cuerpo del esperma”, dice Wei Luo, un doctor de UCLA y co-autor del artículo.
No solamente este sistema de imágenes podrá ser capaz de dar datos 3D útiles para así validar modelos existentes y teorías sobre la locomoción de los espermatozoides, que podrían incluso dar avances en la micro-robótica. “Entender el giro de las cabezas del esperma y los patrones de golpeo del flagellum podría llevar a los ingenieros a diseñar mejores robots a micro-escalas que pudiesen simular la forma en como el esperma se mueve y mide el entorno a su alrededor”.
Referencias: Phys.org