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Le taux de calcium intracellulaire est un marqueur précis de l’excitabilité neuronale. L’imagerie calcique mesure les changements dans le calcium intracellulaire pour comprendre l’activité neuronale1. Les études en neurosciences ont de plus en plus utilisé cette méthode en raison du développement de techniques de mesure de la concentration intracellulaire de calcium, y compris des indicateurs de calcium génétiquement codés (GECI), tels que GCaMP2,3, qui peuvent être exprimés de manière non invasive dans des ensembles spécifiques de neurones par des approches génétiques. La baisse des coûts des lasers et des composants de microscope a également augmenté l’utilisation de l’imagerie calcique4. Il est important de noter que l’imagerie calcique permet d’enregistrer et d’étudier simultanément des neurones uniques ainsi que de grandes populations de neurones chez des animaux en mouvement libre5.
Néanmoins, l’analyse des données d’imagerie calcique est difficile car (1) elle implique de suivre les changements de fluorescence des cellules individuelles au fil du temps, (2) le signal de fluorescence disparaît ou réapparaît par intermittence avec les réponses neuronales, et (3) les neurones peuvent se déplacer dans toutes les directions, en particulier dans et hors d’un plan focal ou apparaissant sur plusieurs plans4, 6. L’analyse manuelle prend beaucoup de temps et devient impraticable à mesure que la longueur des enregistrements et le nombre de neurones augmentent. Divers logiciels ont été développés pour accélérer le processus d’analyse de l’imagerie calcique. Auparavant, le logiciel était conçu dans un contexte expérimental limité, ce qui rendait difficile son adoption par d’autres laboratoires. Les efforts récents pour répondre aux normes modernes de partage de logiciels ont conduit au développement de plusieurs outils capables d’analyser de manière cohérente les données d’imagerie calcique dans différents groupes 7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19 . Cependant, la plupart de ces outils nécessitent des connaissances en programmation et / ou dépendent de logiciels commerciaux. Un manque de connaissances en programmation et de logiciels payants dissuade les chercheurs d’adopter ces méthodes. De plus, beaucoup de ces outils se concentrent sur la correction du mouvement x/y, bien que le mouvement sur l’axe z doive également être explicitement diagnostiqué et corrigé6. Il existe un besoin d’un outil informatique pour analyser l’imagerie calcique 3D qui se concentre sur les neurones présentant une dérive z et apparaissant sur plusieurs plans z. Idéalement, cet outil devrait utiliser un logiciel open source et ne pas nécessiter de connaissances en programmation pour permettre à d’autres laboratoires de l’adopter facilement.
Ici, nous avons développé un nouveau plugin ImageJ, TACI, pour analyser les données d’imagerie calcique 3D. Tout d’abord, le logiciel renomme, si nécessaire, et organise les données d’imagerie calcique 3D par positions z. Les cellules d’intérêt sont suivies dans chaque position z, et leurs intensités de fluorescence sont extraites par TrackMate ou d’autres outils de calcul. TACI est ensuite appliqué pour examiner le mouvement sur l’axe z. Il identifie la valeur maximale d’une pile z et l’utilise pour représenter l’intensité d’une cellule au point de temps correspondant. Ce flux de travail est adapté à l’analyse de l’imagerie calcique 3D avec un mouvement dans toutes les directions et / ou avec des neurones se chevauchant dans la direction latérale (x / y) mais apparaissant dans différentes positions z. Pour valider ce flux de travail, des ensembles de données d’imagerie calcique 3D provenant de neurones thermosensibles aux larves de mouches et de neurones champignons dans le cerveau ont été utilisés. Il est à noter que TACI est un plugin ImageJ open-source et ne nécessite aucune connaissance en programmation.