Projekt for at give offentlig adgang til højopløselige 3D-modeller af hvirveldyrs anatomi

En ny indsats blandt 16 forskningsinstitutioner vil skabe høj opløsning, digitale tredimensionelle billeder af indre anatomi på tværs af et væld af hvirveldyrs biodiversitet, at gøre dataene frit tilgængelige for forskere og offentligheden. Ved at bruge billederne, pædagoger, videnskabsmænd og alle med en 3-D printer vil være i stand til at generere meget nøjagtige modeller til undervisning, forskning eller en hvilken som helst grund.

Virksomheden, del af oVert-projektet, et tematisk samlingsnetværk finansieret af National Science Foundation, har til formål at scanne mellem 20, 000 og 30, 000 eksemplarer fra hele livets træ til hvirveldyr (dyr, der har en rygrad).

Arter indsamlet og bevaret gennem årtier fra University of Kansas Biodiversity Institute og Natural History Museum vil være blandt dem, der scannes og leveres offentligt.

"CT-scanning har eksisteret i et stykke tid, og forskellige forskere har investeret i CT til mindre individuelle projekter - men de resulterende stablede CT-scanninger har aldrig været frit tilgængelige i denne skala før, " sagde Luke Welton, indsamlingsleder i Herpetologiafdelingen på Biodiversitetsinstituttet, der er hovedefterforsker for KU-delen af ​​bevillingen.

Welton, hvis KU-samarbejdspartnere omfatter Richard Glor, A. Townsend Peterson og Robert Moyle, sagde, at de scannede CT-billeder ville være tilgængelige på et websted kaldet MorphoSource, hvor de kan ses, manipuleret, studeret og levere rådata til specifikke forskningsspørgsmål.

"Du kan trække i hjørnerne og rotere 3D-billedet 360 grader, eller indlæs dem i 3-D-printersoftware og 3-D-print hele det eksemplar til offentlig K-12-uddannelse eller bachelor-forskningsinitiativer, " sagde Welton. "Du kunne model, sige, hestenes udvikling baseret på deres tænder. Eller model noget sjældent, som en varben som den lidet kendte Varanus bitatawa eller en Sphenodon punctatus, kaldet Tuatara. Folk kan udvikle uddannelsesprogrammer omkring dette fysiske materiale - alle kan kigge i en bog, men at have den fysiske ting foran sig åbner døren til at engagere sig på en måde, man ellers ikke ville være i stand til."

Modeller udskrevet fra dataene kunne hjælpe lærere på alle niveauer, som normalt ikke ville have adgang til prøver eller andet undervisningsmateriale.

"Dette kunne være tilfældet selv på et universitet, " sagde Welton. "At have de digitale data eller en 3-D replika der - det kan virkelig være en game changer for elever, der klarer sig bedre i et praktisk læringsmiljø. Plus, selv her på KU, vi vil meget hellere bruge en 3D-replika end faktiske prøver i visse indstillinger for at undgå slid eller få elementer til at falde af."

Som en del af uddannelses- og opsøgende indsats, efterforskerne vil tilbyde årlige lærerdrevne workshops for at generere lektionsplaner baseret på digitale og trykte 3-D-bind, som derefter vil være tilgængelige på MorphoSource.

Ud over, arbejdet vil omfatte kontrastforstærkede bløddelsscanninger for et flertal af dyrefamilier; støtte til NSF BRAIN-initiativet ved at give nye indtog i forskning i hjerne- og kranienerverdiversitet på tværs af hvirveldyr; lette diagnosen, beskrivelse og slutning af mønstre og relationer mellem eksisterende hvirveldyr; levere råmateriale til afprøvning af hypoteser om morfologisk evolution, såsom ulighed, modularitet og fænotype-miljø interaktioner; og hjælp til udvikling af struktur-funktionsmodeller til at teste hypoteser om morfologiske tilpasninger relateret til ting som fodring og bevægelse.

I henhold til overt-bevillingen, KU vil modtage $88, 000 for at sætte eleverne i stand til at udføre det omhyggelige arbejde med at pleje scannede prøver i løbet af de kommende år.

"Pengene, der kommer til KU, er til at finansiere kandidat- og bachelor-kuratorassistenter, som vil lette pakningen af ​​prøver på KU og sende dem til scanningsinstitutioner, og når materialet kommer tilbage, kuratere det og lægge det tilbage på det rigtige sted i samlingerne, " sagde Welton. "Vi vil have en bachelor i to semestre om året i fire år, og to kandidatstuderende hver sommer, hver sommer de næste fire år."

Welton sagde, at arbejde under bevillingen på KU sandsynligvis ville fokusere på styrker inden for sin samling af hvirveldyrsprøver.

"I løbet af det første år, forskerne på tværs af bevillingen søger feedback fra det videnskabelige og uddannelsesmæssige samfund for, hvad de ønsker - arter, der bedst tjener dem til opsøgende og uddannelse, " sagde Welton. "Her på KU, vi venter på at få vores marchordrer. Vores herpetologi samling, for så vidt angår akademisk baserede samlinger, er den næststørste bag Michigan, og den fjerdestørste i USA, og har enorm geografisk bredde - en af ​​de største samlinger fra Central- og Sydamerika i verden og vil i år blive det største lager af filippinsk materiale."

KU-forskeren sagde, at andre samlinger på Biodiversitetsinstituttet med arter, der forventes at gennemgå scanning, omfatter ornitologi og iktyologi.

David Blackburn ved University of Florida, primær efterforsker for den samlede bevilling, der omfatter alle institutioner, udførte sit postdoktorale arbejde på KU.

De andre involverede institutioner er University of Florida (leder), Academy of Natural Sciences ved Drexel University, California Academy of Sciences, Cornell University, Field Museum of Natural History, Harvard Universitet, Louisiana State University, Scripps Institute of Oceanography, Texas A&M University, University of California - Berkeley, University of Michigan, University of Texas - Austin, University of Washington, Virginia Institute of Marine Science og Yale University.