Un microscope surpuissant capture des images et des vidéos en 3D avec un niveau de détail stupéfiant

Des scientifiques de l’université Duke ont mis au point un nouveau microscope combinant des dizaines d’objectifs afin de capturer des images et des vidéos à des résolutions vertigineuses, en trois dimensions.

Le Multi Camera Array Microscope

Nommé Multi Camera Array Microscope (MCAM), l’instrument intègre 54 lentilles, qui capturent un sujet sous des angles légèrement différents. Les images résultantes sont ensuite assemblées pour créer une image composite géante d’une résolution de l’ordre du gigapixel, soit 50 à 100 fois plus de détails que l’appareil photo d’un smartphone moyen, ou 10 fois plus que les modèles haut de gamme.

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Grâce aux nombreuses perspectives qui se chevauchent, l’appareil fournit également une vue en 3D des sujets, à même de révéler de nouvelles informations jusqu’alors invisibles.

Ce microscope ne se contente pas de produire des images fixes : il peut également capturer des vidéos en 3D sur une surface de 135 cm² à une vitesse de 230 images par seconde. Avec un débit atteignant 5 gigapixels par seconde, la caméra génère des téraoctets de données en quelques minutes. C’est pourquoi l’équipe a mis au point des algorithmes basés sur l’apprentissage automatique pour les traiter efficacement.

Un niveau de détail saisissant

Plusieurs équipes de recherche ont eu l’occasion d’utiliser le dispositif afin d’étudier différents groupes d’organismes en laboratoire. Les scientifiques ont notamment pu observer les déplacements de fourmis dans les moindres détails, le toilettage des mouches drosophiles jusqu’au niveau cellulaire, le développement du poisson-zèbre de la larve à l’adulte, ou la réaction de ces poissons à des médicaments neuroactifs.

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« Lorsque nos collègues qui étudient le poisson-zèbre l’ont utilisé pour la première fois, ils ont été stupéfaits », explique Roarke Horstmeyer, auteur principal de l’étude, publiée dans la revue Nature Photonics. « Il a immédiatement révélé de nouveaux comportements impliquant la hauteur et la profondeur qu’ils n’avaient jamais vus auparavant. »

Selon l’équipe, cette technique pourrait être utilisée pour observer de grands groupes de sujets, tels que des cultures cellulaires, et détecter des changements bien avant les instruments conventionnels. Parmi les autres utilisations possibles, les chercheurs évoquent également l’analyse d’œuvres d’art ou d’objets de collection afin de détecter d’éventuelles contrefaçons.