In elektronenmicroscopie is het vaak uitdagend om te proeven van de representatieve regio's binnen de secties. Wij, zijn als waarnemer vaak bevooroordeeld om te kijken naar specifieke regio's die onder onze aandacht gebracht door opvallende kenmerken van het monster, een goed gedistribueerd, onbevooroordeelde bemonstering voorkomen. Bemonstering van vooringenomenheid kan alleen voorkomen worden als elk deel van de regio van belang dezelfde kans krijgt terecht te komen in een elektron opname1. Het is mogelijk om te voorkomen dat bemonstering bias zonder een softwareoplossing, bijvoorbeeld door te drukken op de trackball van de Microscoop handmatig zonder te kijken naar de afbeelding, zodat het selecteren van bemonstering regio's waar de fase stopt. Maar strikt genomen is dit niet een willekeurige procedure, omdat, bewust of onbewust, de gebruiker kan een invloed hebben op het verkeer van het podium, en, bovendien, dit is niet een verfijnde manier van de selectie van de bemonstering regio's. Aselecte steekproef wordt met name belangrijk als paren van secties worden gebruikt voor het beoordelen van het aantal structuren in een bepaald volume, bijvoorbeeld voor stereology1, waarvoor paren van secties, een bekende afstand van elkaar. Het zou ook mogelijk alleen kijken met een enkele sectie en het aantal specifieke structuren2schatten, maar met deze aanpak onderzoekers hebben de neiging te overschatten van de numerieke dichtheid van grotere structuren, tenzij de structuren zeer klein zijn vergelijking met de dikte van de sectie. Alternatieve benaderingen zijn het reconstrueren van de volumes van weefsel van seriële secties en dus krijgt de gewenste gegevens3. Maar dit is zeer tijdrovend en niet een haalbare aanpak voor (grotere) vergelijkende studies.
Om deze problemen te overwinnen, hebben wij een workflow waarmee de onderzoeker om automatisch te selecteren monsters voor het verkrijgen van electron microfoto op regelmatige afstand binnen uiterst dunne secties ontwikkeld. De positie van de electron microfoto is willekeurig, waardoor onbevooroordeelde bemonstering. De aanpak is geschikt zowel voor het bepalen van de numerieke dichtheden van structuren (bijvoorbeeld synapsen binnen een bepaalde neuropil volume4,5), en de afmetingen van structurele kenmerken (bijvoorbeeld de breedte van de synaptische gespleten, of de diameter van het postsynaptisch dichtheid4,-5).
De werkstroom gebruikt een op maat gemaakte willekeurig punt bemonstering (RPS) software (geschreven in de Java-script met behulp van Scripting software geleverd met onze Microscoop) die automatisch grid posities binnen een vooraf gedefinieerde regio van belang in een ultra-dunne sectie berekent. De RPS-software wordt het stadium van de elektronenmicroscoop verplaatst naar deze vooraf gedefinieerde punten, zodat een elektron opname kan worden gemaakt op elk punt. De gebruiker definieert eerst, een regio van belang binnen de dunne sectie. Vervolgens berekent de RPS software grid posities binnen deze regio. De x / y-coördinaten van het eerste standpunt willekeurig worden gemaakt, en de resterende posities worden aan regelmatige raster intervallen met betrekking tot de eerste positie geplaatst. Omdat elk deel van de regio van belang dezelfde kans heeft van onderzocht, hierdoor minimale gegevensverzameling. Deze aanpak van de bemonstering heet ook systematische uniforme aselecte steekproef (zie referenties6,,7 voor meer details).
Voor het bepalen van de numerieke dichtheden van structuren, werken wij met paren van secties die een bekende afstand van elkaar. Na het verkrijgen van de opname van een elektron uit het eerste gedeelte in een van de vooraf bepaalde posities, verhuist TEM seriële sectie software (onderdeel van het softwarepakket geleverd met onze elektronenmicroscoop) naar de overeenkomstige punt in de tweede sectie, ter de opname van een elektron van de bijbehorende locatie te verkrijgen. Dit wordt herhaald voor elke locatie in het vooraf vastgestelde rooster. In onze aanpak, wordt een disector gebruikt om het aantal deeltjes in elk paar van electron microfoto8,9te tellen. Een disector bestaat uit een paar counting frames, één voor elke sectie8,9. De numerieke dichtheid van objecten wordt bepaald door alleen tellen objecten zichtbaar op de eerste sectie (of naslaggedeelte) maar niet op de tweede sectie (of opzoeken sectie). Hierdoor te schatten van de numerieke dichtheden van objecten in een snelle en efficiënte manier8,9. Bovendien op enkele secties, kunnen twee-dimensionale structurele kenmerken worden gemeten.
Wij hebben deze werkstroom met succes om te beoordelen van de verschillen in aantallen van de synaps in de hippocampus van muizen blootgesteld aan verrijkte omgeving (EE) woonomstandigheden in vergelijking met standaard omgeving (SE) huisvesting voorwaarden4,5, toegepast en ook om te evalueren van de ultrastructurele verschillen tussen wild type (WT) muizen en neuropeptide Y (NPY) KO muizen onder SE en EE5gehouden. Ons doel was om te kijken specifiek structurele kenmerken van neuronen, zoals de numerieke synaptic dichtheid, de lengtes van de actieve zone in dwarsdoorsneden en het postsynaptisch dichtheid, de breedte van de synaptische gespleten, en het aantal synaptische vesikels, teneinde veranderingen in neuronal connectiviteit en activering tussen de verschillende experimentele omstandigheden. Bovendien, waren we geïnteresseerd in de numerieke dichtheid van dichte-core blaasjes (DCV) in neuronen te bepalen van de hoeveelheid opgeslagen neuropeptides in een bepaald gebied van de hersenen.
Op basis van het succes van onze aanpak voor de studies die hierboven beschreven, in onze volgende stap, we hebben het aangepast van onze workflow Schakel gebieden voor onbevooroordeelde elemental analyses binnen de menselijke hersenen monsters. Dit werd gedaan om de afbeelding ijzer, dat is opgeslagen in de Ferritine moleculen in zowel zenuwcellen en gliacellen. Hiervoor samengesteld we een script dat ons voor het automatiseren van de meeste bewerkingen voor een willekeurige screening van hersenen secties in een bepaald gebied toegestaan.