Une caméra ordinaire filme le monde comme une série d'images : vingt-quatre, soixante, voire cent images par seconde. Pour filmer une goutte qui tombe, cela suffit, mais à l'intérieur d'une cellule vivante, les événements se déroulent mille fois plus vite. Les protéines transportent des charges, les membranes bouillonnent, les ions traversent les canaux – tout cela en quelques fractions de milliseconde. Pour saisir de tels instants, il faut un capteur qui ne fait pas de pause entre les images, mais qui enregistre chaque changement de luminosité dès qu'il se produit. Ces capteurs sont appelés « événementiels » : ils n'enregistrent pas une image complète, mais signalent « ici, c'est devenu plus clair » ou « ici, c'est devenu plus sombre » au moment même de l'événement.
Mais les capteurs événementiels ont un point faible : ils distinguent à peine les couleurs. Pour un microscope, c'est un sérieux inconvénient, car en biologie, la couleur de la luminescence est la signature d'une molécule. Une protéine émet une lumière verte, une autre rouge, et la teinte permet de savoir qui est qui. Les auteurs de ces travaux ont combiné un capteur événementiel avec une caméra ordinaire, devant laquelle se trouve un réseau de diffraction – une plaque qui décompose la lumière en arc-en-ciel, comme une goutte d'eau au soleil. La caméra ordinaire détermine lentement mais précisément la couleur, tandis que le capteur événementiel capture le mouvement rapidement mais sans couleur. L'ordinateur fusionne les deux flux de données et obtient une image où chaque éclair est coloré selon sa teinte.
Le nouveau microscope distingue déjà des molécules dont les pics de luminescence sont espacés de seulement 23 nanomètres – soit des centaines de fois plus étroits que le spectre visible. Auparavant, il aurait fallu changer les filtres ou scanner l'échantillon point par point, perdant du temps. Désormais, on peut suivre le mouvement de plusieurs types de molécules à la fois et voir leurs couleurs, sans interrompre l'observation. Cela ouvre la voie à l'étude des processus rapides dans les cellules vivantes : comment les virus pénètrent à l'intérieur, comment les neurones échangent des signaux, comment un médicament atteint sa cible.
Une caméra qui ne dort pas entre les images, mais qui voit chaque variation de lumière, évoque le tympan : il ne ressent pas des coups isolés, mais un flux continu de vibrations. Le nouveau microscope est tout aussi sensible à la lumière, mais il en distingue en plus les couleurs – comme l'oreille distingue la hauteur des sons. Combiner deux sens dans un seul instrument, voilà le principal pas en avant.
Les capteurs événementiels ont été créés à l'origine pour les robots et les systèmes de surveillance : ils ne gaspillent pas d'énergie à enregistrer un fond immobile, mais ne réagissent qu'aux changements. Cela permet de filmer des mouvements rapides sans flou.
Dans la série « Altered Carbon », les caméras du futur enregistrent les souvenirs et les émotions dans les moindres détails – le nouveau microscope fait un premier pas vers la capture de processus vivants sans perte de couleur ni de mouvement.