Clock Scan Protocol voor Image Analysis: ImageJ Plugins
Summary
Dit artikel beschrijft twee nieuwe ImageJ-plugins voor 'Clock Scan' beeldanalyse. Deze plugins vergroten de functionaliteit van het oorspronkelijke Visual Basic 6-programma en, belangrijker, maakt het programma beschikbaar voor een grote onderzoeksgemeenschap door het te bundelen met het ImageJ gratis beeldanalysesoftwarepakket.
Abstract
Het klokscanprotocol voor beeldanalyse is een efficiënt instrument om de gemiddelde pixelintensiteit binnen, aan de grens en buiten (achtergrond) een gesloten of gesegmenteerd convexvormig gebied van belang te kwantificeren, wat leidt tot het genereren van een gemiddelde integrale radiale pixel- Intensiteitsprofiel. Dit protocol werd oorspronkelijk in 2006 ontwikkeld, als een visuele basis 6 script, maar als zodanig heeft het een beperkte distributie gehad. Om dit probleem aan te pakken en om andere recente inspanningen van anderen aan te sluiten, hebben we de oorspronkelijke klok-scanprotocolcode omgezet in twee op Java gebaseerde plugins die compatibel zijn met NIH-gesponsorde en vrij beschikbare beeldanalyseprogramma's zoals ImageJ of Fiji ImageJ. Bovendien hebben deze plugins verschillende nieuwe functies, waardoor het bereik van mogelijkheden van het oorspronkelijke protocol verder wordt uitgebreid, zoals analyse van meerdere regio's van interesse en beeldstapels. Het laatste kenmerk van het programma is vooral handig in toepassingen waarin het belangrijk is om de verwante veranderingen te bepalenNaar tijd en locatie. Zo kan de klokscananalyse van stapels biologische afbeeldingen mogelijk worden toegepast op het verspreiden van Na + of Ca ++ binnen een enkele cel, evenals de analyse van spreidende activiteit ( bijv . Ca ++ golven) in synaptische populaties -verbonden of kloofverbinding-gekoppelde cellen. Hier beschrijven we deze nieuwe klok scan plugins en tonen enkele voorbeelden van hun applicaties in beeldanalyse.
Introduction
Het doel van dit werk is het presenteren van een Clock Scan-protocol dat platformvrij en vrij beschikbaar is voor elke onderzoeker die geïnteresseerd is in dit type beeldanalyse. Het protocol voor Clock Scan is oorspronkelijk ontwikkeld in 2006 1 , met als doel het verbeteren van bestaande methoden van pixelintensiteitskwantificering binnen convexvormige belangengebieden (ROI), een methode die een betere integratieve capaciteit en verbeterde ruimtelijke resolutie heeft. Tijdens de overname verzamelt het protocol opeenvolgende meerdere radiale pixelintensiteitsprofielen, gescand van het ROI-centrum naar de grens of op een vooraf bepaalde afstand buiten de ROI om de pixelintensiteit van de achtergrond te meten. Het protocol schaal deze profielen volgens de celradius, gemeten in de richting van de scan. Zo is de afstand van het centrum tot de ROI grens van elke individuele radiale scan altijd 100% van de X-schaal. Tenslotte is het programma gemiddeld deze persoonAl profielen in één integraal radiaal pixel-intensiteit profiel. Door middel van schalen hangt het gemiddelde pixelintensiteitsprofiel, dat is geproduceerd door het "Clock Scan" protocol, niet op de ROI-grootte, noch binnen redelijke grenzen, op de ROI-vorm. Met deze methode kan directe vergelijking of, indien nodig, de gemiddelde of aftrekking van profielen van verschillende ROI's worden vergeleken. Het protocol maakt het ook mogelijk om de integrale pixelintensiteitsprofielen van elk object voor achtergrondgeluid te corrigeren door een eenvoudige aftrekking van de gemiddelde intensiteit van de pixels buiten het object te plaatsen. Hoewel het alleen in biologische monsters is getest, biedt ons protocol een waardevolle aanvulling op andere bestaande beeldanalyse-instrumenten die worden toegepast in studies van beelden van fysieke of chemische processen die rondom een punt van herkomst worden geregeld (zoals diffusie van stoffen uit een puntbron ) 1 .
De belangrijkste beperking van de oorspronkelijke beeldanalysemethode was echter dat het protocol was gewijdUitgebracht als Visual Basic 6 (VB6) (code en daarom was het platformafhankelijk en moeilijk te distribueren (VB6 vereist). Om dit probleem aan te pakken en om aan te sluiten bij soortgelijke recente inspanningen van andere onderzoekers 2 , hebben we de VB6 Clock Scan omgezet Programmacode in twee op Java gebaseerde plugins, compatibel met de NIH-gesponsorde en vrij toegankelijke open-source en platform onafhankelijke beeldanalyseprogramma's, ImageJ 3 en Fiji ImageJ 4. Bovendien hebben deze plugins nu verschillende nieuwe functies die de mogelijkheden uitbreiden Van het oorspronkelijke protocol om meerdere ROI's en beeldstapels te verwerken. Veel beeldanalyseprogramma's zijn niet gebruiksvriendelijk, wat betreft het uitvoeren van statistische analyse van meerdere objecten, en dus worden vaak alleen representatieve gegevens weergegeven. Met de multi Clock Scan ImageJ-plugin, Het is mogelijk om tegelijkertijd de analyse van meerdere objecten te vergemakkelijken. Een robuuste statistische evaluatie van microscopiedata,Met betrekking tot de signaalintensiteit verdeling in enkele cellen / objecten, is nu mogelijk met deze plugin extensie. Hier beschrijven we de Clock Scan plugins en tonen voorbeelden van hun applicaties in beeldanalyse.
Protocol
Representative Results
Discussion
Clock Scan Protocol: Het Clock Scan Protocol is een snel en simpel tool voor beeldanalyse. De voordelen van dit protocol, in vergelijking met bestaande gemeenschappelijke benaderingen van beeldanalyse (zoals lineaire pixelintensiteitscanningen of berekening van gemiddelde pixelintensiteit van de ROI) zijn beschreven in de voorgaande publicaties 1 , 9 . Kortom, dit protocol maakt het mogelijk om integrale radiale pixelintensiteitsprofielen te gen…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij bedanken dr. Tanja Maritzen en dr. Fabian Feutlinske (Leibniz Instituut voor Moleculaire Farmacologie, Berlijn, Duitsland) voor het delen met ons van hun versie van de Fuji ImageJ Clock Scan plugin en inspireren ons om deze versie van het programma te ontwikkelen. Wij zijn ook dankbaar voor Dr. Fritz Melchers (afdeling Lymfocytontwikkeling, Max Planck Instituut voor Infectiebiologie) voor zijn vriendelijke toestemming om de beelden uit de database van zijn afdeling te gebruiken om de plugin te testen en te verbeteren. Ondersteuning: Centrum voor Translationele Neurowetenschappen; NIH-subsidie: 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).
