Molekulare Visualisierung auf dem Holodeck

Kann virtuelle Realität nützlich sein, um molekulare Strukturen und dreidimensionale (3D) Mikroskopie zu visualisieren und zu analysieren? Nutzungsmöglichkeiten, die wir erkunden, umfassen Studien zur Arzneimittelbindung an Proteine und die Auswirkungen von Mutationen, den Aufbau genauer atomarer Modelle in der Elektronenmikroskopie und Röntgendichtemaps, das Verständnis der Bewegungen von Immunzellen mithilfe der 3D-Lichtmikroskopie und das Unterrichten von Schulkindern über Biomoleküle, die die Maschinerie des Lebens darstellen. Virtuelle Realität (VR) bietet immersive Anzeige mit einem weiten Sichtfeld und Kopfverfolgung für eine bessere Wahrnehmung molekularer Architekturen und verwendet Handcontroller mit 6 Freiheitsgraden für eine einfache Manipulation von 3D-Daten. Konventionelle Computeranzeigen mit Touchpad, Maus und Tastatur sind bei zweidimensionalen Aufgaben wie Schreiben und Studieren von Forschungsliteratur überlegen, für die die VR-Technologie derzeit weit unterlegen ist. Die Hinzufügung von VR zur konventionellen Computerumgebung könnte die 3D-Fähigkeiten verbessern, wenn neue Benutzeroberflächenprobleme gelöst werden können. Wir haben drei VR-Anwendungen entwickelt: ChimeraX zur Analyse molekularer Strukturen und Daten der Elektronen- und Lichtmikroskopie, AltPDB für kollektive Diskussionen über atomare Modelle und Molecular Zoo, um jungen Schülern die Eigenschaften von Biomolekülen zu vermitteln. Untersuchungen über drei Jahrzehnte haben eine umfangreiche Literatur hervorgebracht, die das Potenzial von VR in Forschung und Bildung bewertet. Verbraucher-VR-Headsets sind jetzt für Forscher und Pädagogen erschwinglich, was direkte Tests ermöglicht, ob die Technologie in diesen Bereichen wertvoll ist. Wir untersuchen hier die Vor- und Nachteile von VR für die Molekularbiologie im Kontext von erschwinglicher und dramatisch leistungsfähigerer VR- und Grafikhardware als in der Vergangenheit.