طريقه لأعاده البناء 3D وتحليل الواقع الافتراضي للخلايا العصبية والخلايا الددالي

من الآلي المقطع التسلسلي تقنيات المجهر الإلكتروني. معدل الحد من الخطوة في خط الأنابيب مما يؤدي إلى توليد نماذج ثلاثية الأبعاد البيولوجية معالجة الصور. يوفر بروتوكولنا إرشادات خطوة بخطوة لإنتاج بناء أكثر كثافة لأحجام الصور في غضون أيام قليلة.

جنبا إلى جنب مع نهج للقياسات الكمية باستخدام نماذج ثلاثية الأبعاد. مع هذه التقنية، يمكن تحليل بنية الأنسجة ثلاثية الأبعاد، بخلاف الدماغ، لتحديد العاهات الهيكلية النموذجية لبعض الأمراض ولتحسين استراتيجية التشخيص. تجزئة خطوة شاقة.

خذ الوقت لجعلها دقيقة قدر الإمكان لتجنب التدقيق في تجزئة سيئة والاضطرار إلى إعادة تشغيل العملية بأكملها. تصميم البرنامج في بعض الأحيان ليست سهلة الاستعمال جدا. لذلك، من المهم أن نرى بدء العمل على التجزئة.

فتح كومة الصورة عن طريق سحب وإسقاط الملف الأصلي من المجهر الذي يحتوي على المكدس أو شراء سحب وإسقاط المجلد الذي يحتوي على كومة الصورة بأكملها في إطار البرنامج بمجرد فتح المكدس انتقل إلى الصورة، خصائص، للتأكد من حجم voxels قد تمت قراءتها من البيانات الوصفية. تحويل الصورة إلى 8 بت عن طريق النقر على الصورة، اكتب، وحدد 8 بت. إذا تم الحصول على المكدس الأصلي كبلاط مختلفة، تطبيق خياطة داخل TrakEM2.

إنشاء مشروع جديد TrakEM2 باستخدام جديد، TrakEM2 باستخدام TrakEM2 وظائف جزءا لا يتجزأ هياكل قطاع الفائدة إذا لزم الأمر. في gooey TrakEM2، انقر بزر الماوس الأيمن'على أي شيء'تحت إطار القالب، وحدد إضافة قائمة منطقة تابعة جديدة'السحب وإسقاط أي شيء'في المجلد، تحت كائنات المشروع'وشيء واحد'قد تظهر هناك. سحب وإفلات قائمة المنطقة'ا لـ أي شيء'located تحت project objects'On إطار عرض مكدس الصور، حدد Z-space'with the cursor.

ستظهر قائمة المنطقة'ة مع رقم المعرف الفريد. حدد brush'tool على رأس واستخدام الماوس لتقسيم هيكل عن طريق ملء انها cytosol على المكدس Z كله. تصدير كتلة مجزأة، لاستخدامها في Ilastik كبذور للنحت.

للقيام بذلك، انقر بزر الماوس الأيمن'ً على كائن قائمة المنطقة في قائمة مساحة Z أو على القناع في منفذ العرض، وحدد قائمة export'area'كتسميات T-I-F. اعتماداً على الدقة المطلوبة لإعادة بناء مزيد من، تقليل حجم بكسل من كومة الصورة عن طريق أخذ عينات لأسفل. النظر في متطلبات الذاكرة من البرامج التي سيتم استخدامها لتجزئة وإعادة الإعمار.

Ilastik يعالج مكدسات تصل إلى خمسمائة بكسل على X-Y. تأخذ في الاعتبار، الحد الأدنى لحجم الذي الكائنات لا يزال يبدو التعرف عليها وبالتالي يمكن تقسيمها. استخدام image'adjust size'لتعزيز التباين والمساعدة في تجزئة، يمكن تطبيق مرشح قناع unsharp لجعل الأغشية هش.

استخدم process'filters'unsharp mass'تصدير رصة الصور كصور مفردة'للمعالجة الإضافية في برنامج تجزئة، باستخدام ملف'حفظ كتسلسل الصورة'، واختر تنسيق TIFF'. في gooey Ilastik الرئيسي، حدد نحت'وحدة. تحميل كومة الصور، باستخدام إضافة جديد'وإضافة وحدة تخزين 3D/4D واحدة من تسلسل 'تحديد الدليل كله'، واختيار المجلد الذي يحتوي على كومة الصور المحفوظة كملفات واحدة'في أسفل النافذة الجديدة، حيث تتوفر خيارات لتحميل الصور، تأكد من إبقاء Z "المحدد.

للخطوات التالية، يمكن العثور على جميع العمليات والأزرار على الجانب الأيسر من gooey البرنامج الرئيسي. ضمن علامة التبويب المعالجة المسبقة، استخدم الخيارات القياسية التي تم تحديدها بالفعل. استخدم الفلاتر الغنية باللخطوط'، والاحتفاظ بمقياس التصفية عند 1.600.

هذا المحيط يمكن تعديله بعد ذلك. بمجرد الانتهاء من المعالجة المسبقة، حدد الصفحة التالية في القائمة المنسدلة لوحدة وضع العلامات. كائن واحد وخلفية واحدة موجودان بشكل افتراضي.

حدد بذرة الكائن عن طريق النقر عليه ورسم خط على رأس هيكل الفائدة. ثم حدد بذر الخلفية وارسم سطر واحد أو عدة أسطر خارج الكائن لإعادة بنائه. الآن، انقر على قطعة 'وانتظر.

اعتماداً على طاقة الكمبيوتر وحجم المكدس، يمكن أن يستغرق تجزئة من بضع ثوان إلى ساعات. بمجرد الانتهاء من ذلك، يجب أن يظهر قناع شبه شفاف يبرز التقسيم على أعلى الهيكل المجزأ. قم بالتمرير عبر المكدس للتحقق من التجزئة.

قد لا يكون التقسيم دقيقًا إذا لم يتبع بنية الاهتمام أو انسكاب منه. تصحيح أي تسرب من خلال وضع البذور الخلفية على تجزئة انسكاب. وإضافة بذرة كائن على الجزء غير المعاد بناؤها من الهدف من الفائدة.

قد يكون التدقيق البصري الدقيق لتجزئة Ilastik مملًا ولكن من الضروري التأكد من أن الكائنات المصدرة لا تحتوي على أشياء ملموسة. إذا كان تجزئة لا يزال غير صحيح، حاول تعديل مع المعلمة bias'التي ستزيد أو تقلل من مقدار بكسل غير مؤكد المصنفة المقبولة. القيمة هي 0.95 بشكل افتراضي.

إنقاصه للحد من أي امتداد أو زيادة إذا كان تجزئة متحفظة جدا. احتمال آخر هو النقر على المعالجة المسبقة 'وتعديل حجم المرشح. زيادة قيمة سوف تقلل من الملح والفلفل مثل آثار الضوضاء، ولكن أيضا سيجعل الأغشية أكثر ضبابية وأصغر تفاصيل أصعب للكشف.

وقد يحد ذلك من التداعيات. كرر قدر ما تحتاج طالما تم تقسيم كافة الكائنات المطلوبة. بمجرد الانتهاء من كائن، انتقل إلى مقطع'وانقر على حفظ الكائن الحالي'سوف تظهر بذور جديدة اثنين لبدء تجزئة كائن جديد.

سطح مجردة التدابير على الفور كما O - باء - J الملفات عن طريق النقر على تصدير جميع meshes'to تصور نماذج مجزأة يدويا في 3D داخل TrakEM2 ، انقر بزر الماوس الأيمن ، ثم حدد تظهر في 3D'A قيمة أعلى سوف تولد شبكة دقة أقل. وأخيرا، تصدير شبكة 3D كما WaveFront O-B-J'باختيار من السطوح file'export القائمة'WaveFront'After تثبيت مجموعة أدوات مورف العصبية كما هو موضح في بروتوكول النص، خلاط مفتوح. استيراد الكائنات باستخدام استيراد المجموعة مورف العصبية بالنقر فوق استيراد objects'تحت قائمة المشهد لاستيراد كائنات متعددة في وقت واحد.

تأكد من تفعيل، واستخدام إعادة شبكة وتظليل سلس. حدد موضع الاهتمام من خارج بطانة وتعديل عمق Octree من وظيفة إعادة شبكة تحت قائمة المعدل. العمل بشكل متكرر لتقليل عدد القمم وتجنب فقدان التفاصيل في القرار والمورفولوجيا الصحيحة.

عند تغيير عمق Octree ، فإن الشبكة على gooey الرئيسية تتغير وفقا لذلك. بمجرد الانتهاء، انقر فوق تطبيق لإنهاء العملية. انتقل إلى القائمة مورف العصبية على اللوحة اليسرى واستخدام الصورة superimposition أداة التفاعلات كومة صورة لتحميل كومة الصورة.

تأكد من إدخال الحجم الفعلي للكومة الصورة ل X و ص و Z وحدد مسار المكدس بالنقر على مصدر Z.X و Y هي مستويات متعامدة. وهي اختيارية وسيتم تحميلها فقط إذا كان المستخدم إدراج مسار صالح. ثم حدد شبكة على منفذ العرض بالنقر بزر الماوس الأيمن فوقه.

أدخل وضع التحرير عن طريق الضغط على علامة التبويب، وحدد رأس واحد أو أكثر باستخدام الماوس بزر الماوس الأيمن وانقر أخيرا على إظهار الصورة في القمة. واحد أو أكثر من الطائرات قطع مع micrograph سوف تظهر فوق فوق شبكة. حدد مستوى القطع بالنقر بزر الماوس الأيمن عليه.

ثم اضغط على التحكم Y ثم انتقل فوق النموذج ثلاثي الأبعاد باستخدام تمرير الماوس. يمكن استخدام هذا أيضاً كأسلوب تدقيق. يظهر هنا هو تجزئة وإعادة الإعمار باستخدام TrakEM2 و Ilastik.

يظهر gooey TrakEM2 مع الكائنات مقطعة يدويا باللون الأحمر. ويمكن بعد ذلك استخدام القناع المصدر كمدخلات للتجزئة شبه المؤتمتة. من Ilastik، يمكن تصدير أقنعة إلى TrakEM2 لمزيد من التدقيق اليدوي.

ويمكن تصدير الأقنعة كشبكات ثلاثية الأبعاد للكشف عن الهياكل المعاد بناؤها. في هذا المثال، تم إعادة بناء أربعة خلايا عصبية، الخلايا الفلكية، ميكروجليا و بيريكيت باستخدام هذه العملية. يتم عرض تحليل ثلاثي الأبعاد للورفورولوجيا المعاد بناؤها باستخدام أدوات مخصصة.

هنا هو حجم الصورة متساوي التروبيك من شعاع أيون مركزة مسح الإلكترون المجهري مجموعة البيانات. إعادة بناء كثيفة لهذه البيانات يكشف عن محاور عصبية، وعملية الفلكية وdendrites. يعرض هذا الميكروفوغراف أمثلة لأهداف القياسات الكمية مثل نقاط الاشتباك العصبي وحبيبات الجليكوجين الفلكية.

القناع من ذلك micrograph يظهر توزيع حبيبات الجليكوجين حول نقاط الاشتباك العصبي. يظهر هنا رسم بياني لمدخلات ومخرجات التصور البياني لنموذج امتصاص اللاكتات المشتق من الجليكوجين أو GLAM'Here ، يظهر مستخدم يرتدي واقعًا افتراضيًا أو سماعة رأس V-R أثناء العمل على إعادة البناء الكثيفة من مجموعة بيانات المجهر الإلكتروني الشعاعية الأيونية المركزة. من مجموعة فرعية من نيوريت، يمكن ملاحظة مشهد V-R غامرة.

يشير الليزر الأخضر إلى قمة GLAM'peak. أهمية أساسية لأنه يحدد الحجم الصحيح للأجسام ثلاثية الأبعاد المصدرة ويحدد قياساته يعكس حجمه الفعلي. مفهوم التصوير المقطع المسلسل، تجزئة التصوير والبناء 3D قديمة إلى حد ما.

اكتشاف التسارع التقني يؤدي إلى التقدم في colectomies في استعراض الكتب المدرسية التشريح. على الرغم من أن الطريقة قد وضعت لأبحاث الدماغ في المجهر الإلكتروني، فإنه يمكن تعميمها على أي وتقنية المجهر توليد البيانات علاوة على ذلك، أي نوع من تقنية التصوير ثلاثي الأبعاد يمكن أن تستفيد من مثل هذه تقنيات التصوير والبناء. بما في ذلك الأشعة C-T و M-R-I.