Vad har videospel och medicinska bildbehandlingsverktyg gemensamt?

Båda drivs av synergin mellan mjukvara, elektronik och fysik – den magiska såsen bakom många moderna innovationer.

Arya Mugdha, en doktorand vid Colorado State University, vet själv. TV-spel är det som ledde honom till biomedicinsk forskning.

När han växte upp i Bangladesh ville Mugdha förstå vetenskapen bakom videospel och datorhårdvaran som gjorde dem möjliga. "Det var det som inspirerade mig att satsa på elektroteknik," sa Mugdha.

Nu matar hans nyfikenhet forskning som en dag kan rädda liv och förbättra hälsoresultaten för människor som lider av förödande hälsotillstånd.

Diagnostik och övervakning av mitokondriella sjukdomar utan biopsi

Mughda arbetar med professor i elektro- och datateknik Jesse Wilson som använder avancerad mikroskopiteknik och laserljus för att studera mitokondrier. De utvecklar det inre arbetet i ett icke-invasivt bildverktyg som kan kasta mer ljus över mitokondriella sjukdomar och främja förståelsen av hur celler använder energi.

Mitokondrier är våra cellers kraftverk:De omvandlar näringsämnen till energi. Men när de inte fungerar svälter de energicellerna, vilket leder till en mängd komplikationer från synförlust till för tidig död.

Mugdha, Wilson och deras medarbetare leder en ny studie som utnyttjar kraften hos transient absorptionsavbildning för att möjliggöra en oöverträffad syn på mitokondrier som fungerar i deras naturliga miljö inuti levande celler.

Deras teknik kan leda till icke-invasiv avbildning och behandling av mitokondriella sjukdomar, vilket innebär att det inte behövs en biopsi.

"Potentiellt kan du lägga en patients arm under en laser för att diagnostisera eller mäta deras framsteg utan att behöva skära ut vävnad", säger Wilson, mottagare av Lisa och Desi Rhoden University Professorship.

Mughda och hans forskarkollegor bygger på fynd från Wilsons senaste publikation som analyserade mitokondrier i utskurna muskelfibrer för att mäta ansamlingen av elektroner i mitokondriernas andningskedja. Deras studie bygger också på Wilsons nyligen publicerade upptäckt som visade att transient absorptionsspektroskopi är känslig för effekterna av Barths syndrom, en typ av mitokondriell sjukdom, på superkomplex av elektrontransportkedjor.

"Det är fascinerande att hjälpa till att bygga tekniker som kan producera dessa otroligt detaljerade bilder av celler," sa Mugdha. "Fysiken i mikroskopet tillåter oss att se så mycket mer."

Efter att Mugdha tagit sin doktorsexamen vill han använda sin kunskap och kärlek till teknik för att göra skillnad. "Jag tror att det finns många möjligheter inom industrin som kommer att tillåta mig att göra en stor inverkan", sa han.