В СамГМУ разработали уникальный 3D-атлас клетки с анимацией

В Самарском государственном медицинском университете (СамГМУ) Минздрава России был создан уникальный 3D-атлас эукариотической клетки. Это первая образовательная платформа, которая сочетает фотореалистичную 3D-модель эукариотической клетки с пошаговыми анимациями молекулярно-генетических процессов. Разработка осуществлялась Центром НТИ Бионическая инженерия в медицине СамГМУ совместно с кафедрой общей и молекулярной биологии и Учебно-исследовательской лабораторией молекулярной биологии. Об этом пишет СитиТрафик.

Как отметила директор Центра НТИ Бионическая инженерия в медицине СамГМУ Айкуш Назарян, отдельные элементы образовательной платформы уже существуют в других странах. Однако ни один продукт не объединяет все в одну интерактивную систему с контролем темпа процесса и детализацией до отдельных белков, причем на русском языке, с медицинским уровнем научной глубины.

Университет делает акцент на том, что будущее медицинского образования связано с иммерсивными технологиями, где студент не просто запоминает, а видит и понимает. Разработанный 3D-атлас является доказательством того, что российские вузы способны создавать уникальные образовательные продукты мирового уровня, подчеркнул ректор СамГМУ член-корреспондент РАН Александр Колсанов.

Основной проблемой преподавания цитологии всегда было то, что клетка является трехмерным объектом, а ее показывают в двух измерениях, отметила проректор по образовательной деятельности СамГМУ, заведующая кафедрой общей и молекулярной биологии Юлия Мякишева. Схема на странице учебника не передает пропорций, взаимного расположения органелл и динамики процессов. 3D-атлас СамГМУ закрывает этот разрыв. Пользователь может масштабировать клетку, вращать ее под любым углом, извлекать органеллы как детали конструктора и изучать каждую из них с подробным описанием. Модель построена на современных научных представлениях об ультраструктуре клетки: двойная мембрана с ядерными порами, кристы митохондрий, рибосомы на шероховатом ЭПР, стадии отшнуровки везикул от аппарата Гольджи. Все это является результатом кропотливой работы по научным референсам с участием биологов-экспертов.

Формы органелл в атласе строго соответствуют данным электронной микроскопии, а фотореалистичные PBR-текстуры созданы на основе микрофотографий.

Атлас включает раздел Процессы с анимированными моделями ключевых процессов жизни клетки, таких как:

репликация ДНК;

биосинтез белка;

компактизация хроматина;

митоз и мейоз;

движение везикул;

амитоз.

Каждый процесс можно остановить в нужной точке: слайдер анимации позволяет разобрать любой механизм по кадрам. Компоненты клетки можно включать и отключать от полного вида до молекулярного уровня.

За красивой оболочкой стоит серьезная инженерия, отметила Айкуш Назарян. Модель оптимизирована под real-time-рендеринг и подготовлена к работе в движке Unity, что открывает путь к запуску на различных платформах от компьютерных классов до мобильных устройств. Научная достоверность позволяет использовать атлас не только в школе, но и на медицинском факультете.

3D-атлас уже применяется в обучении студентов на занятиях в Учебно-исследовательской лаборатории молекулярной биологии СамГМУ.

Следующим шагом разработчики планируют создать другие типы клеток: растительную, грибную, нейрона, миоцита, эритроцита, макрофага, половых клеток.

Для нашей лаборатории работа над атласом стала не просто техническим заданием, а полноценным научным исследованием, говорит заведующая Учебно-исследовательской лабораторией молекулярной биологии СамГМУ Юлия Халитова. Каждая органелла и стадия процесса сверялись с актуальными данными электронной микроскопии и молекулярной биологии. Мы отказались от упрощений, которые обычно допускаются в школьных схемах: это принципиально, ведь студент-медик должен с первого курса работать с корректной научной картиной клетки, а не с ее упрощенной иллюстрацией. Атлас позволяет варьировать глубину изучения от обзорного знакомства до детального разбора, поэтому он будет полезен и школьнику, и студенту-медику, и преподавателю. Уверена, что такая интеграция науки и образования является правильным вектором развития медицинского университета.

СамГМУ считается одним из признанных лидеров по разработке и внедрению современных образовательных программных комплексов и ПО с использованием технологий 3D-моделирования и виртуальной реальности. Одна из самых известных разработок СамГМУ и компании Развитие - 3D-атлас анатомии человека Пирогов, который уже используется более чем в 400 учреждениях по всей России и в 19 странах мира. СамГМУ также разработал 14 обучающих виртуальных тренажеров, на которых прошли обучение более 16 тыс. студентов.

Создана линейка цифровых трехмерных атласов СамГМУ для оснащения агротехнологических классов. В кооперации с Самарским государственным аграрным университетом созданы интерактивные трехмерные атласы домашних животных и других видов.

Для распространения и демонстрации анатомических атласов, разработанных в СамГМУ, запущен специализированный сайт omnicbio.ru. Этот ресурс призван стать единой точкой доступа для образовательных учреждений и профильных специалистов к передовым цифровым продуктам университета.

Фото: пресс-служба СамГМУ

Больше новостей и эксклюзивных видео смотрите в канале Самара Онлайн 24 в MAX