Method Article

تحليل الجذعية الصرف في الأعمدة والطبقات

DOI:

10.3791/55410

⸱

March 23rd, 2017

 ,  ,  ,  ,  , 
1Section on Neuronal Connectivity, Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development, National Institutes of Health (NIH), 2Mathematical and Statistical Computing Laboratory, Center for Information Technology, National Institutes of Health (NIH), 3Biomedical Imaging Research Services Section, Center for Information Technology, National Institutes of Health (NIH)

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا، وتبين لنا كيفية تحليل التوجيه شجيري من الخلايا العصبية النخاع ذبابة الفاكهة في الأعمدة وطبقات. يتضمن سير العمل تقنية التصوير المزدوج بغية تحسين جودة الصورة والأدوات الحاسوبية لتعقب وتسجيل العرش الجذعية لمجموعة عمود إشارة ولتحليل الهياكل الجذعية في الفضاء 3D.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في مناطق كثيرة من الجهاز العصبي المركزي، مثل الفصوص البصرية الطاير والقشرة الفقاريات، ويتم تنظيم الدوائر متشابك في طبقات والأعمدة لتسهيل الأسلاك الدماغ أثناء التطور ومعالجة المعلومات في الحيوانات المتقدمة. الخلايا العصبية بعد المشبكي التشعبات المعقدة في أنماط نوع معين في طبقات محددة لالمشبك مع محطات قبل المشبكي المناسبة. يتكون neuropil النخاع ذبابة من 10 طبقات ونحو 750 الأعمدة. ومعصب كل عمود من التشعبات أكثر من 38 نوعا من الخلايا العصبية النخاع، والتي تتطابق مع المحطات محور عصبي من بعض 7 أنواع من afferents بطريقة نوع معين. تفاصيل هذا التقرير الإجراءات لصورة وتحليل التشعبات من الخلايا العصبية النخاع. يتضمن العمل ثلاثة أقسام: (ط) قسم التصوير المزدوج عرض يجمع بين اثنين من مداخن صورة متحد البؤر التي تم جمعها في التوجهات المتعامدة في صورة 3D عالية الدقة من التشعبات. (ثانيا) التغصنات البحث عن المفقودين وقسم التسجيل يتتبع شجيريالعرش في 3D وتسجل آثار الجذعية لمجموعة عمود المرجعية؛ (ج) يحلل قسم تحليل شجيري أنماط شجيري فيما يتعلق الأعمدة والطبقات، بما في ذلك إنهاء وإسقاط مستو الاتجاه طبقة محددة العرش الجذعية، ويستمد تقديرات شجيري المتفرعة وإنهاء الترددات. البروتوكولات تستخدم الإضافات مخصصة بنيت على MIPAV مفتوحة المصدر (الطبية المعالجة التصوير، والتحليل، والتصور) منصة والعرف أدوات العمل باللغة مصفوفة المختبر. معا، وهذه البروتوكولات سير العمل الكامل لتحليل التوجيه شجيري من الخلايا العصبية النخاع ذبابة الفاكهة في طبقات والأعمدة، لتحديد أنواع الخلايا، وتحديد العيوب في المسوخ.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

خلال التنمية، الخلايا العصبية التشعبات المعقدة في أنماط متفرعة معقدة ولكنها نمطية لتشكيل نقاط الاشتباك العصبي مع شركائهم قبل المشبكي. أنماط المتفرعة شجيري ترتبط بالهوية وظائف الخلايا العصبية. المواقع العرش شجيري تحديد نوع المدخلات قبل المشبكي التي يتلقونها، في حين أن شجيري المتفرعة التعقيد والميدان الأحجام تنظم عدد المدخلات. وهكذا، والخصائص المورفولوجية الجذعية هي العوامل الحاسمة في اتصال متشابك وحساب الخلايا العصبية. في العديد من مناطق أدمغة المعقدة، مثل الفصوص البصرية الطاير وشبكية العين الفقارية، ويتم تنظيم الدوائر متشابك في الأعمدة وطبقات لتسهيل معالجة المعلومات 1، 2.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ملاحظة: بروتوكول يحتوي على ثلاثة أقسام: ثنائي رأي التصوير (الأقسام 1-3)، تتبع شجيري والتسجيل (الأقسام 4-6)، وتحليل شجيري (الأقسام 7-9) (الشكل 1). وتقدم رموز وملفات سبيل المثال في جدول المواد / المعدات.

1. المزدوج صورة اكتساب

ملاحظة: تم تصميم هذه الخطوة للحصول على اثنين من مداخن صورة من الخلايا العصبية من الاهتمام في توجهات اثنين متعامد (الأفقية والأمامية).

  1. إعداد العقول ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

باستخدام الإجراء التصوير المزدوج عرض المعروضة هنا، تم تصوير دماغ الذبابة التي تحتوي على المسمى قليلة الخلايا العصبية Tm20 في اتجاهين متعامدين. قبل التصوير، كانت ملطخة الدماغ مع الأجسام المضادة الأولية والثانوية المناسبة لتصور GFP ومستقبلة للضوء المحاور غشاء المربوطة. للتصوير، وشنت الدماغ لأول مرة في الاتجاه الأفقي (الشكل 2A، B). تم تصوير وTm20 الخلايا العصبية GFP المسمى والمحيطة محاور عصبية مستقبلة للضوء باستخدام المجهر متحد البؤر .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا، وتبين لنا كيفية صورة وتحليل العرش الجذعية من الخلايا العصبية النخاع ذبابة الفاكهة. ويصف الجزء الأول، ثنائي رأي التصوير، وdeconvolution والجمع بين اثنين من مداخن صورة إلى كومة صورة عالية الدقة. القسم الثاني، تتبع التغصنات والتسجيل، ويصف تتبع وتسجيل التشعبات من الخلايا العصبية النخاع لمجموعة عمود إشارة. القسم الثالث، تحليل شجيري، يصف استخدام البرامج النصية المخصصة لتحليل أنماط الجذعية. معا توفر هذه البروتوكولات سير العمل الكامل لاستخراج المعلومات عن أنماط شجيري فيما يت.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وأيد هذا العمل من قبل برنامج بحوث جماعية من المعاهد الوطنية للصحة، ومعهد يونيس كينيدي شرايفر القومي لصحة الطفل والتنمية البشرية (منحة HD008913 إلى جيم-HL)، ومركز لتكنولوجيا المعلومات (PGM، NP، ESM وMM).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Software
Huygens ProfessionalScientific Volume Imagingالإصدار 16.05لفك الالتفاف للصور (https://svi.nl).  البرنامج التجاري
MIPAVالإصدار 7.3.0لإعادة تركيب الصور وتسجيلها (http://mipav.cit.nih.gov/) ؛ البرنامج المساعد MIPAV المجاني
: PlugInDrosophila
البرنامج المساعد MIPAV المجاني RetinalRegistration.class
: PlugInDrosophilaStandard
ColumnRegistration.class		freeware
ImarisBitplaneلتتبع neurites وتعيين نقاط مرجعية لتسجيل الصور (http://www.bitplane.com) ؛ البرمجيات التجارية
Vaa3Dلتصور ملفات swc ( https://github.com/Vaa3D/release/releases/); البرنامج المجاني
MatlabMathworksR2014bللتحليل المورفومتري للتشعبات (http://www.mathworks.com) ؛ البرنامج التجاري
Matlab toolbox: TREES1.14v1.14لتحليل المعلمات المورفوترية الشجيرية (http://www.treestoolbox.org/download.html) ؛ برنامج مجاني
Matlab toolbox: Dendritic_Tree_Toolboxv1.0لحساب المعلمات المورفومترية (https://science.nichd.nih.gov/confluence/display/snc/Data+collections+for+imagines+combination+and+standardize+column+registration). مجانية
<قوي>الاسمCompanyCatalog numberComments
Sample files
SWC تعريفالملف http://www.neuronland.org/NLMorphologyConverter/MorphologyFormats/SWC/Spec.html
الرموز ونماذج الملفات لتجميع الصور وتسجيلهاhttps://science.nichd.nih.gov/confluence/display/snc/Data+collections+for+imagines+combination+and+standardize+column+registration
مثال النقطة المرجعية https://science.nichd.nih.gov/confluence/download/attachments/117216914/points.csv?version=1&modificationDate=
1471880596000&api=v2
nameCompanyCatalog numberComments
Computer system
MS Windows Windows 7 x64 أو Macintosh OS X 10.7 أو أحدثمعالج رباعي النواة 3 جيجاهرتز 64 بت ، 16G RAM (الحد الأدنى)
اختياري: Quadro4000   ؛ (أو أعلى) بطاقة الرسوماتNvidiaللتصور المجسمي للتشعبات.
اختياري: NVIDIA 3D vision2Nvidiahttp://www.nvidia.com/object/3d-vision-main.html
اختياري: شاشة LCD 120 هرتز ل NVIDIA 3D vision2http://www.nvidia.com/object/3d-vision-system-requirements.html
NameCompanyCatalog numberComments
> <قوي > كواشف للتصوير < / قوي >
24B10 الجسم المضادللدراسات التنموية بنك الورم الهجين24B10
GFP العلامة الأجسام المضادةThermofisher ScientificG10362
الماعز المضادة للأرانب (H + L) ، Alexa Fluor 488Thermofisher ScientificA11034
الماعز المضاد للفأر (H + L) ، Alexa Fluor 568Thermofisher ScientificA21124
VECTASHIELD مضاد للتلاشي تصاعد مختبرات ناقلات متوسطةH-1000
Mounting  كلاي فيشرS04179
70٪ جلسرين في نظارات غطاء PBS
1x ، عالية الأداء ، D = 0.17   ؛ ممزايس474030-9000-000

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kaas, J. H. Topographic maps are fundamental to sensory processing. Brain Res Bull. 44 (2), 107-112 (1997).
  2. Sanes, J. R., Zipursky, S. L. Design principles of insect and vertebrate visual systems. Neuron. 66 (1), 15-36 (2010).
  3. Huberman, A. D., Clandinin, T. R., Baier, H.....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Dendritic Morphology AnalysisConfocal Image StacksDual View ImagingDendrite Tracing RegistrationLayer Specific TerminationPlanar Projection DirectionDendritic Branching FrequenciesMIPAV PlatformMATLAB ToolboxesDrosophila Medulla Neurons

Related Articles