Klokke Scan protokoll for bildeanalyse: ImageJ Plugins
Summary
Dette papiret beskriver to nye ImageJ-plugins for 'Clock Scan' bildeanalyse. Disse pluginene utvider funksjonaliteten til det opprinnelige visuelle grunnleggende 6-programmet og, viktigst, gjør programmet tilgjengelig for et stort forskningsmiljø ved å kombinere det med ImageJ gratis bildeanalyseprogramvarepakken.
Abstract
Klokke-skanningsprotokollen for bildeanalyse er et effektivt verktøy for å kvantifisere gjennomsnittspikselintensiteten innenfor, ved grensen og utenfor (bakgrunn) en lukket eller segmentert konveks formet region av interesse, hvilket fører til genereringen av en gjennomsnittlig integrert radial pixel- Intensitetsprofil. Denne protokollen ble opprinnelig utviklet i 2006, som et visuelt grunnleggende 6-skript, men som sådan hadde det begrenset distribusjon. For å løse dette problemet og for å delta i lignende nyliglige anstrengelser fra andre, konverterte vi den opprinnelige klokkeskanningsprotokollkoden til to Java-baserte plugins kompatibelt med NIH-sponsede og fritt tilgjengelige bildeanalyseprogrammer som ImageJ eller Fiji ImageJ. Videre har disse pluginene flere nye funksjoner, som ytterligere utvider kapasiteten til den opprinnelige protokollen, for eksempel analyse av flere interessegrupper og bildestabler. Sistnevnte trekk ved programmet er spesielt nyttig i applikasjoner der det er viktig å bestemme endringer som er relatertTil tid og sted. Dermed kan klokke-skanneanalysen av stabler av biologiske bilder potensielt påføres spredning av Na + eller Ca ++ i en enkelt celle, samt analyse av spredningsaktivitet ( f.eks . Ca ++- bølger) i synaptisk populasjon -forbindelse eller mellomromskoblede celler. Her beskriver vi disse nye klokke skanne plugins og vise noen eksempler på deres applikasjoner i bildeanalyse.
Introduction
Målet med dette arbeidet er å presentere en Clock Scan-protokoll som er plattformfri og fritt tilgjengelig for enhver forsker som er interessert i denne typen bildeanalyse. Clock Scan-protokollen ble opprinnelig utviklet i 2006 1 , med det formål å forbedre eksisterende metoder for pixelintensitetskvantifisering innen konvekse formede interesseområder (ROI), en metode som har bedre integrerende kapasitet og forbedret romlig oppløsning. Under oppkjøpet samler protokollen sekvensielt flere radiale pikselintensitetsprofiler, skannes fra ROI-senteret til grensen, eller til en forhåndsbestemt avstand utenfor avkastningen for å måle "bakgrunns" -pikselintensiteten. Protokollen skalerer disse profilene i henhold til celleradius, målt i retning av skanningen. Dermed er avstanden fra sentrum til ROI-grensen for hver enkelt radial skanning alltid 100% av X-skalaen. Endelig er programmet gjennomsnittlig for denne personenAl profiler i en integrert radial pikselintensitetsprofil. På grunn av skalering er den gjennomsnittlige pixelintensitetsprofilen, produsert av "Clock Scan" -protokollen, avhengig av ROI-størrelsen, heller ikke innenfor rimelige grenser, på avkastningsformen. Denne metoden tillater direkte sammenligning eller, om nødvendig, gjennomsnittlig eller subtraksjon av profiler av forskjellige avkastning. Protokollen tillater også korreksjon av integrerte pikselintensitetsprofiler, av hvilket som helst gjenstand for bakgrunnsstøy, ved en enkel subtraksjon av gjennomsnittsintensiteten til piksler plassert utenfor objektet. Selv om det bare er testet i biologiske prøver, gir protokollen et verdifullt tillegg til andre eksisterende bildeanalyseværktøy som brukes i studier av bilder av fysiske eller kjemiske prosesser som er arrangert rundt et opprinnelsessted (for eksempel diffusjon av stoffer fra en punktkilde ) 1 .
Imidlertid var hovedbegrensningen av den opprinnelige bildeanalysemetoden at protokollen var devSpredt som en Visual Basic 6 (VB6) (kode, og derfor var den plattformavhengig og vanskelig å distribuere (krever VB6). For å løse dette problemet og for å bli med lignende nylig innsats av andre etterforskere 2 , konverterte vi VB6 Clock Scan Programkoden i to Java-baserte plugins, kompatibel med NIH-sponsede og fritt tilgjengelige open-source og plattformuavhengige bildeanalyseprogrammer, ImageJ 3 og Fiji ImageJ 4. Videre har disse pluginene nå flere nye funksjoner som utvider muligheten Av den opprinnelige protokollen for å behandle flere ROI og bildestabler. Mange bildeanalyseprogrammer er ikke brukervennlige med hensyn til å utføre statistisk analyse av flere objekter, og dermed vises det bare bare representative data. Med Multi Clock Scan ImageJ-pluginet, Det er mulig å lette analysen av flere objekter samtidig. En robust statistisk vurdering av mikroskopi data,Med hensyn til signalintensitetsfordeling i enkeltceller / objekter, er det nå mulig med denne plugin-utvidelsen. Her beskriver vi Clock Scan-pluginene og viser eksempler på deres applikasjoner i bildeanalyse.
Protocol
Representative Results
Discussion
Clock Scan Protocol: Clock Scan-protokollen er et raskt og enkelt verktøy for bildeanalyse. Fordelene ved denne protokollen, sammenlignet med eksisterende vanlige tilnærminger til bildeanalyse (som lineære pikselintensitetsskanninger eller beregning av gjennomsnittlig pikselintensitet av avkastningen), er beskrevet i detaljer i tidligere publikasjoner 1 , 9 . Kort fortalt tillater denne protokollen generering av integrerte radiale pikselinten…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker Dr. Tanja Maritzen og Dr. Fabian Feutlinske (Leibniz Institute of Molecular Pharmacology, Berlin, Tyskland) for å dele med oss deres versjon av Fuji ImageJ Clock Scan-plugin og inspirere oss til å utvikle denne versjonen av programmet. Vi er også takknemlige for Dr. Fritz Melchers (Department of Lymphocyte Development, Max Planck Institute for Infection Biology) for hans gode tillatelse til å bruke bildene fra databasen til avdelingen hans med det formål å teste og forbedre plugin. Støtte: Senter for Translational Neurosciences; NIH-tilskudd: 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).
