Microscopie tien maal scherper

De ongeveer vierhonderd basisscholen krijgen de kans om in de klas extra aandacht te geven aan hoger begaafde leerlingen. “Kinderen die iets sneller kunnen leren, krijgen vaak niet de aandacht die ze verdienen. Ongeveer een derde van deze leerlingen wordt niet voldoende uitgedaagd”, stelt staatssecretaris Dijksma.

“De gekozen voorstellen zijn innovatief en betrekken hun omgeving bij het project”, zegt KNAW-voorzitter Robbert Dijkgraaf, die leiding gaf aan de commissie die de voorstellen beoordeelde. Zo gaan de basisscholen plusgroepen en ict-projecten opzetten en versterken ze de samenwerkingsbanden met hogescholen en universiteiten in de buurt.

Twee van de betrokken instellingen zijn de pabo Groenewoud Nijmegen en het Centrum Begaafdheidsonderzoek van de Radboud Universiteit Nijmegen. Samen gaan ze een twintigtal basisscholen uit de regio helpen met de scholing en begeleiding van leraren.

“Hoogbegaafdheid staat ook bij de pabo’s op de agenda”, zegt Yvonne Visser, directeur van de Nijmeegse pabo. “We werken bijvoorbeeld al samen met speciale scholen voor hoogbegaafde kinderen – de zogenoemde Leonardoscholen – en onze studenten kunnen een minor rond hoogbegaafdheid volgen. Er is immers niet één antwoord op hoogbegaafdheid; het gaat vaak echt om maatwerk.”

De scholen die geen subsidie kregen kunnen beroep doen op een aantal landelijke programma’s, zoals een virtuele topschool of een project van het Platform Bèta Techniek dat basisschoolleerlingen laat kennismaken met wetenschappelijk onderzoek. Voor die landelijke projecten is nog eens vijf miljoen euro uitgetrokken.

Aan de universiteiten lopen al langer initiatieven voor slimme en enthousiaste basisschoolleerlingen. De TU Delft organiseert speciaal voor basisscholen educatieve activiteiten en projecten. Doel is wetenschap en techniek dichter bij de leerlingen te brengen. Het aanbod varieert van workshops bij de TU Delft tot verschillende producten zoals projectkoffers en technokisten die in de klas kunnen worden gebruikt.

Instellingen als de Universiteit van Amsterdam, de Universiteit van Tilburg en de Universiteit Maastricht organiseren bijvoorbeeld ‘kinderuniversiteiten’. Hoogleraren geven een paar keer per jaar speciale lezingen voor kinderen over onderwerpen als ‘Kijk in je lijf’ en ‘Waarom win ik nooit de loterij?’.

De programmatuur is ontwikkeld door dr. Bernd Rieger (Technische Natuurwetenschappen) in samenwerking met collega’s van de universiteit van Nieuw-Mexico. Het procedé dat ze in Nature Methods beschrijven, verbetert de praktisch haalbare resolutie van optische fluorescentiemicroscopie van tweehonderd tot driehonderd nanometer naar twintig tot dertig nanometer.

De truc daarachter, vertelt Rieger, heet lokalisatiemicroscopie: “Op verschillende plaatsen wordt het licht van slechts één fluorescerend molecuul geanalyseerd. En dat gebeurt vervolgens voor heel veel moleculen achter elkaar.”

Moleculen van belang zijn gemarkeerd met een fluorescerend label dat na bestraling door een laser oplicht. Handig daarbij is dat de markers niet de hele tijd aanstaan – ze moeten eerst door een andere laserpuls geactiveerd worden. Door nu telkens een heel zwak activeringspulsje te gebruiken worden er van de miljoenen moleculen steeds maar enkele geactiveerd en afgebeeld. Daarna bleekt een sterke laserpuls de afgebeelde moleculen uit, en komt de volgende set in beeld. Op die manier kan het een dag duren voordat een opname tot stand gekomen is.

Die opnametijd is volgens Rieger nu experimenteel teruggebracht tot enkele minuten (hooguit een half uur). Ook de beeldreconstructie is verbeterd met een slim rekenprogramma dat de gegevens van de individuele fluorescentiemoleculen ongeveer honderd maal sneller analyseert, zonder daarbij aan beeldkwaliteit in te boeten. Het rekenwerk wordt daarbij uitgevoerd door grafische kaarten zoals die voor de gaming-industrie zijn ontworpen en voor enkele honderden euro’s te koop zijn. De toegankelijkheid zal naar verwachting beelden van structuren binnen cellen in de komende tijd een stuk verbeteren. Er is echter wel een beperking: de cel moet bevroren of chemisch gefixeerd zijn voor de opname. De techniek is vanwege de lange opnameduur ongeschikt voor toepassing op levend materiaal.  

Nature Methods, Fast, single-molecule localization that achieves theoretically minimum uncertainty, 4 april 2010