学生は仮想世界を訪れて研究技術を学ぶ

クライオ電子顕微鏡法用のサンプルを安全かつ効果的に準備するには、一連の正確な手順が必要であり、その結果、試料は摂氏約マイナス 180 度で凍結されます。 順不同または不正確に行われた場合、科学者は不正確な結果を得たり、高価な機器を台無しにしたり、怪我をしたりする可能性さえあります.

若い研究者がこの技術を利用できることはあまりありませんが、最近、コーネル大学の Center for Teaching Innovation (CTI) とのコラボレーションの一環として、タンパク質の構造と機能のクラスの学生が仮想現実 (VR) ヘッドセットを使用してプロセスを体験する機会がありました。 . . CTI は、バーチャル リアリティで思慮深い学生の学習体験を設計するインストラクターと相談することができます。

分子生物学と遺伝学の授業で、学生が複雑な顕微鏡技術を学ぶ際に VR ヘッドセットを使用するのを手伝う、コーネル大学教育革新センターのスタッフ、Kim Benowski 氏 (左)。

このクラスは、教養学部の分子生物学および遺伝学の助教授であるエリザベス・ケロッグによって教えられています。

生徒たちは興奮してヘッドセットを装着し、熱心にチュートリアルを完了することに集中しました。これにより、生徒は仮想世界に突入し、ハンド コントロールを使用してピンセットで小さなサンプルをつかんだり、スタイラスを操作して情報を入力したり、機器の蓋を持ち上げたり元に戻したりするなどの作業を行いました。 . .

「これまでVRをやったことがありません。 この部屋ではなく、別の場所にいるように感じます」と、生化学、分子および細胞生物学の大学院プログラムの博士課程の 1 年生である Daniel Eweis-LaBolle は述べています。 「手順を覚えるのに役立つと思います。」

VR セッションのアイデアは、クラスのティーチング アシスタントであり、ケロッグの研究室の博士課程の学生である Vinh Truong から生まれました。 Truong 氏は、春季トレーニング セッション中にパデュー大学が作成した VR ソフトウェアを試し、学生に再び提供したいと考えました。

「これらのタンパク質サンプルは、準備に何週間もかかる可能性があり、非常に限られた量の材料しかありません. さらに、それらは温度に非常に敏感であるため、すばやく移動しようとします」と Truong 氏は言います。 「複数のステップがあり、多くのことがうまくいかない可能性があるため、この VR トレーニングは、すべてを試して指示とステップに慣れるための非常に安全な環境を提供します。」

CTI のスタッフは、Truong が Milstein Program in Technology and Humanity と、農学生命科学大学のコミュニケーション助教授であり、仮想実体化ラボの所長である Andrea Stevenson Won からヘッドセットを入手するのを手伝いました。 CTI スタッフと CTI テック ラボの学生も、ソフトウェアをヘッドセットにロードし、クラス セッションのロジスティクスを処理しました。

ケロッグ氏は、クライオ電子顕微鏡法が「構造生物学の分野を引き継いでいる. 非常に多くの人がそれに参加しようとしているため、機器やトレーニングが不足しています。」

クライオ電子顕微鏡法により、研究者はタンパク質の原子配列を調べて、タンパク質がどのように機能するかをよりよく理解することができます。

「人々はタンパク質を食べ物に含まれていると考えていますが、実際には細胞を機能させる分子機械です. それらは生物と無生物を区別するものです」とケロッグは言いました。 「がんや遺伝性疾患は、多くの場合、タンパク質が適切に機能していないことが原因です。そのため、タンパク質の構造を研究することは、病気を治す方法を理解するために私たちができる最も重要なことの 1 つです。」

今学期のクラスでは、X 線結晶構造解析や核磁気共鳴画像法など、タンパク質を調べるための他の技術について学びました。 また、学生は機械学習を使用してタンパク質の構造を予測した、と Kellogg 氏は述べています。

計算生物学を専門とする生物科学専攻のアンドリュー・リー ’23 氏は、彼が学んだ技術と情報の組み合わせが、計算と生物学の相互作用に関する彼の知識に貢献していると述べました。

「これらの分野を組み合わせることで、科学者にとって物事がより簡単になり、研究のための多くのアプリケーションが開かれると思います」と彼は言いました.

ケロッグ氏は、VR トレーニングが再び提供されたときにクラスに取り入れたいと考えている.

「私たちはまた、VR 体験を現実世界にどのように変換するかを彼らに理解してもらうために、授業にも取り組んでいきます」と彼女は言いました。 「VR 環境は、現場で開業医を訓練するためにますます使用されるようになるでしょう。」

Kathy Hovis は、教養学部のライターです。

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