Мы разработали компьютерную программу для анализа нейронной морфологии. В сочетании с двумя существующими открытыми инструменты анализа источников, наша программа выполняет Шолл анализа и определяет количество невриты, точек ветвления и аксонов советы. Анализы выполняются так, что локальные изменения в морфологии аксонов можно наблюдать.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Автоматизированный анализ Шолл оцифрованных нейронов морфологии в различных масштабах
* These authors contributed equally
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Морфология нейронов играет значительную роль в определении того, как функционируют нейроны и взаимодействуют друг с другом1-3. В частности, она влияет на способность нейронов получать сигналы от других клеток2 и способствует распространению потенциалов действия4,5. Морфология нейритов также влияет на процесс обработки информации. Разнообразие морфологии дендритов облегчает передачу локальных и дистанционных сигналов, позволяя отдельным нейронам или группам нейронов выполнять специализированные функции внутри нейронной сети6,7. Изменения морфологии дендритов, включая их фрагментацию и изменение характера ветвления, наблюдались при ряде патологических состояний, включая болезнь Альцгеймера8, шизофрению9,10 и умственную отсталость11. Способность как понимать факторы, формирующие морфологию дендритов, так и выявлять изменения в этой морфологии имеет важное значение для понимания функционирования и дисфункции нервной системы.
Морфология нейритов часто анализируется с помощью Шолль-анализа, а также путем подсчета количества нейритов и количества терминалей ветвления. Этот анализ обычно применяется к дендритам, но может быть использован и для аксонов. Выполнение этого анализа вручную требует много времени и неизбежно вносит вариабельность из-за субъективности и непостоянства исследователя. Программа Bonfire представляет собой полуавтоматизированный подход к анализу морфологии дендритов и аксонов, основанный на доступных инструментах морфологического анализа с открытым исходным кодом. Наша программа позволяет обнаруживать локальные изменения в характере ветвления дендритов и аксонов путем проведения Шолль-анализа отдельных подобластей нейритного дерева. Например, Шолль-анализ выполняется как для всего нейрона в целом, так и для каждого подмножества отростков (первичных, вторичных, терминальных, корневых и т. д.). На формирование структуры дендритов и аксонов влияет ряд внутриклеточных и внеклеточных факторов, многие из которых действуют локально. Таким образом, итоговая морфология дерева является результатом воздействия специфических процессов на конкретные нейриты, что делает необходимым проведение морфологического анализа в меньшем масштабе для наблюдения за этими локальными вариациями12.
Программа Bonfire требует использования двух инструментов анализа с открытым исходным кодом: плагина NeuronJ для ImageJ и NeuronStudio. Трассировка нейронов выполняется в ImageJ, а NeuronStudio используется для определения связей между нейритами. Bonfire содержит ряд пользовательских скриптов, написанных в MATLAB (MathWorks), которые используются для преобразования данных в соответствующий формат для дальнейшего анализа, проверки пользовательских ошибок и, в конечном итоге, проведения Sholl-анализа. Наконец, данные экспортируются в Excel для статистического анализа. Схема работы программы Bonfire представлена на Рисунке 1.
Протокол
1. Перед началом работы:
1) E18 крысы вскрытия:
Стандартные методы вскрытия E18 нейроны гиппокампа были ранее описаны 13. Для того чтобы использовать Костер программу для анализа морфологических характеристик невриты, 8 бит. TIF изображения отдельных нейронов должно быть получено. Это может быть достигнуто в ряде способами в зависимости от экспериментального протокола вы следуете. Нейроны могут быть покрыты при достаточно низкой плотности, так что отдельных нейронов появляются в поле микроскопа. Кроме того, чтобы изображение отдельных нейронов, которые выращены в плотной культуре, нейронов может быть тра....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Костер программа полуавтоматической программа для анализа дендритов и аксонов морфологии. Это значительно повышает эффективность и точность анализа Шолл за выполнение анализа вручную. Кроме того, Костер Программа сохраняет данные на каждом шаге процесса, что позволяет проводить аудит данных и проверить точность анализа. Таким образом, задача анализа данных могут быть распространены на многочисленных лиц без ущерба для точности. Наконец, выполнив анализ субрегионов изображений, программа может определить локальные измене.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторы заявляют нет конкурирующих интересов. Финансовые учреждения не имели научную роль в развитии Костер.
Благодарности
Эта работа была частично поддержана Busch биомедицинских Грант, NSF гранта IBN-0548543, NSF гранта IBN-0919747, март Dimes фонд Грант 1-FY04-107, марте Dimes фонд Грант 1-FY08-464 (для BLF). МКК и CGL были поддержаны NIH биотехнологии Обучение Грант T32 GM008339-20, и CGL была также поддержана NJ Комиссии по исследованию спинного мозга Predoctoral стипендий 08-2941-SCR-E-0.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| NeuronJ | http://www.imagescience.org/meijering/software/neuronj/ | ||
| ImageJ software | http://rsbweb.nih.gov/ij/ | ||
| Bonfire program | http://lifesci.rutgers.edu/~firestein | ||
| NeuronStudio | http://research.mssm.edu/cnic/tools-ns.html | ||
| MatLab Program | Mathworks |
Ссылки
- Elston, G. N. Pyramidal cells of the frontal lobe: all the more spinous to think with. J Neurosci. 20, (2000).
- Koch, C., Segev, I. The role of single neurons in information processing. Nat Neurosci. , Suppl 3. 1171-1177 (2000).
- Poirazi, P., Mel, B. W.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
