Clock Scan Protocol for Image Analysis: ImageJ plugins
Summary
I dette papir beskrives to nye ImageJ plugins til 'Clock Scan' billedanalyse. Disse plugins udvider funktionaliteten af det oprindelige Visual Basic 6-program og vigtigst af alt gør programmet tilgængeligt for et stort forskningsmiljø ved at kombinere det med ImageJ gratis billedanalyseprogrampakke.
Abstract
Ur-scanningsprotokollen til billedanalyse er et effektivt værktøj til at kvantificere den gennemsnitlige pixelintensitet inden for, ved grænsen og udenfor (baggrund) en lukket eller segmenteret konveksformet region af interesse, hvilket fører til dannelsen af en gennemsnitlig integreret radial pixel- Intensitetsprofil. Denne protokol blev oprindeligt udviklet i 2006 som et visuelt grundlæggende 6-script, men som sådan havde det begrænset distribution. For at løse dette problem og for at deltage i lignende nylige bestræbelser fra andre konverterede vi den oprindelige urskanningsprotokolkode til to Java-baserede plugins kompatible med NIH-sponsorerede og frit tilgængelige billedanalyseprogrammer som ImageJ eller Fiji ImageJ. Desuden har disse plugins flere nye funktioner, der yderligere udvider kapaciteten i den oprindelige protokol, såsom analyse af flere regioner af interesse og billedstabler. Sidstnævnte træk ved programmet er især nyttigt i applikationer, hvor det er vigtigt at bestemme ændringer relateretTil tid og sted. Således kan urensøgningsanalysen af stabler af biologiske billeder potentielt anvendes til spredning af Na + eller Ca ++ inden for en enkelt celle, såvel som til analysen af spredningsaktivitet ( f.eks . Ca ++- bølger) i synaptisk populationer -forbundne eller mellemrumskoblede celler. Her beskriver vi disse nye ur-scan-plugins og viser nogle eksempler på deres applikationer i billedanalyse.
Introduction
Målet med dette arbejde er at præsentere en Clock Scan-protokol, der er platformfri og frit tilgængelig for enhver forsker, der er interesseret i denne type billedanalyse. Clock Scan-protokollen blev oprindeligt udviklet i 2006 1 med det formål at forbedre eksisterende metoder til pixelintensitets kvantificering inden for konvekse formede interesseområder (ROI), en metode, der har bedre integrationsevne og forbedret rumlig opløsning. Under overtagelsen samler protokollen sekventielt flere radiale pixelintensitetsprofiler, scannet fra ROI-centeret til dets grænse eller til en forudbestemt afstand uden for investeringsafkastet med det formål at måle pixelintensiteten "baggrund". Protokollen skalerer disse profiler i overensstemmelse med cellens radius målt i retning af scanningen. Således er afstanden fra midten til ROI-grænsen for hver enkelt radial scan altid 100% af X-skalaen. Endelig er programmet gennemsnitligt for disse personerAl profiler i en integreret radial pixel-intensitetsprofil. På grund af skalering afhænger den gennemsnitlige pixelintensitetsprofil, der produceres af "Clock Scan" -protokollen, hverken på ROI-størrelsen eller inden for rimelige grænser på ROI-formen. Denne metode giver mulighed for direkte sammenligning eller om nødvendigt gennemsnittet eller subtraktion af profiler af forskellige ROI'er. Protokollen tillader også korrektion af integral pixelintensitetsprofiler, af ethvert objekt til baggrundsstøj, ved simpel subtraktion af den gennemsnitlige intensitet af pixels placeret uden for objektet. Selv om det kun er blevet testet i biologiske prøver, giver vores protokol en værdifuld tilsætning til andre eksisterende billedanalyseværktøjer, der anvendes til undersøgelser af billeder af fysiske eller kemiske processer, der er arrangeret omkring et oprindelsessted (såsom diffusion af stoffer fra en punktkilde ) 1 .
Hovedbegrænsningen af den oprindelige billedanalysemetode var imidlertid, at protokollen var devFremkaldt som Visual Basic 6 (VB6) (kode og derfor var det platformafhængigt og vanskeligt at distribuere (kræver VB6). For at løse dette problem og tilslutte sig lignende nylige forsøg fra andre efterforskere 2 konverterede vi VB6 Clock Scan Programkode til to Java-baserede plugins, kompatible med NIH-sponsorerede og frit tilgængelige open source og platform-uafhængige billedanalyseprogrammer, ImageJ 3 og Fiji ImageJ 4. Desuden har disse plugins nu flere nye funktioner, der udvider kapaciteten Af den oprindelige protokol til at behandle flere ROI'er og billedstabler. Mange billedanalyseprogrammer er ikke brugervenlige med hensyn til udførelse af statistisk analyse af flere objekter, og derfor vises kun repræsentative data. Med multi-programmet Clock Scan ImageJ, Det er muligt at lette analysen af flere genstande samtidigt. En robust statistisk vurdering af mikroskopi data,Med hensyn til signalintensitetsfordeling i enkeltceller / objekter er det nu muligt med denne pluginudvidelse. Her beskriver vi Clock Scan plugins og viser eksempler på deres applikationer i billedanalyse.
Protocol
Representative Results
Discussion
Clock Scan Protocol: Clock Scan-protokollen er et hurtigt og enkelt værktøj til billedanalyse. Fordelene ved denne protokol sammenlignet med eksisterende fælles tilgange til billedanalyse (såsom lineære pixelintensitetsscanning eller beregning af ROI's gennemsnitlige pixelintensitet) er beskrevet i detaljer i tidligere publikationer 1 , 9 . Kort sagt tillader denne protokol generering af integrerede radiale pixelintensitetsprofiler ved …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker Dr. Tanja Maritzen og Dr. Fabian Feutlinske (Leibniz Institut for Molekylær Farmakologi, Berlin, Tyskland) for at dele med os deres version af Fuji ImageJ Clock Scan-plugin og inspirere os til at udvikle denne version af programmet. Vi er også taknemmelige for Dr. Fritz Melchers (Department of Lymphocyte Development, Max Planck Institute for Infection Biology) for hans venlige tilladelse til at bruge billederne fra databasen i hans afdeling med det formål at teste og forbedre plugin. Support: Center for Translational Neurosciences; NIH-tilskud: P30-GM110702-03.
Materials
| Computer | Any | compatible with software listed below | |
| ImageJ or Fiji ImageJ | NIH | https://imagej.nih.gov/ij/ or https://fiji.sc/ | bundled with Java 1.8 or higher |
| Clock-scan plugins | freeware | https://sourceforge.net/projects/clockscan/ | Clock_Scan-1.0.1 jar and Multi_Clock_Scan-1.0.1/ jar |
| Origin 9.0 | OriginLab | Northampton, MA, USA | This program was used to generate some graphs of the original Clock Scan data. Any other graphic software can be used to perform this function |
References
- Dobretsov, M., Romanovsky, D. “Clock-scan” protocol for image analysis. Am J Physiol Cell Physiol. 291, 869-879 (2006).
- Feutlinske, F., Browarski, M., Ku, M. C., et al. Stonin1 mediates endocytosis of the proteoglycan NG2 and regulates focal adhesion dynamics and cell motility. Nat Commun. 6, 8535 (2015).
- Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nat Methods. 9, 671-675 (2012).
- Schindelin, J., Arganda-Carreras, I., Frise, E., et al. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nat Methods. 9, 676-682 (2012).
- Dobretsov, M., Hastings, S. L., Stimers, J. R. Non-uniform expression of alpha subunit isoforms of the Na+/K+ pump in rat dorsal root ganglia neurons. Brain Res. 821, 212-217 (1999).
- Hayar, A., Gu, C., Al-Chaer, E. D. An improved method for patch clamp recording and calcium imaging of neurons in the intact dorsal root ganglion in rats. J Neurosci Methods. 173, 74-82 (2008).
- Dobretsov, M., Pierce, D., Light, K. E., Kockara, N. T., Kozhemyakin, M., Wight, P. A. Transgenic mouse model to selectively identify alpha3 Na,K-ATPase expressing cells in the nervous system. Society for Neuroscience. , 1 (2015).
- Lein, E. S., Hawrylycz, M. J., Ao, N., et al. Genome-wide atlas of gene expression in the adult mouse brain. Nature. 445, 168-176 (2007).
- Romanovsky, D., Mrak, R. E., Dobretsov, M. Age-dependent decline in density of human nerve and spinal ganglia neurons expressing the alpha3 isoform of Na/K-ATPase. Neuroscience. 310, 342-353 (2015).
- Campbell, J., Singh, D., Hollett, G., et al. Spatially selective photoconductive stimulation of live neurons. Front Cell Neurosci. 8, 142 (2014).
- Yuryev, M., Pellegrino, C., Jokinen, V., et al. In vivo Calcium Imaging of Evoked Calcium Waves in the Embryonic Cortex. Front Cell Neurosci. 9, 500 (2015).
- Qiao, M., Sanes, J. R. Genetic Method for Labeling Electrically Coupled Cells: Application to Retina. Front Mol Neurosci. 8, 81 (2015).
