Vi har utvecklat ett datorprogram för att analysera neuronal morfologi. I kombination med två befintliga öppen källkod analys, utför vårt program Sholl analys och fastställer antalet neurites, förgreningar och tips neurite. Analyserna utförs så att lokala förändringar i neurite morfologi kan observeras.
Neuronal morfologi spelar en betydande roll för hur nervceller fungerar och kommunicerar 1-3. Närmare bestämt, det påverkar möjligheterna för nervceller att få input från andra celler 2 och bidrar till spridning av aktionspotentialen 4,5. Den morfologi neurites påverkar också hur informationen behandlas. Mångfalden av Dendrite morfologier underlätta lokala och långväga signalering och tillåta enskilda nervceller eller grupper av nervceller för att utföra specialiserade funktioner inom det neuronala nätverket 6,7. Förändringar i Dendrite morfologi, inklusive fragmentering av dendriter och förändringar i förgrening mönster har observerats i ett antal sjukdomstillstånd, inklusive Alzheimers sjukdom 8, schizofreni 9,10 och mental retardation 11. Förmågan att både förstå de faktorer som formar Dendrite morfologier och att identifiera förändringar i Dendrite morfologier är viktigt att förstå nervsystemets funktion och dysfunktion.
Neurite morfologi är ofta analyseras av Sholl analys och genom att räkna antalet neurites och antalet grenen tips. Denna analys är i allmänhet tillämpas på dendriter, men det kan också tillämpas på axoner. Utföra denna analys för hand är både tidskrävande och oundvikligen introducerar variationer på grund av försöksledaren partiskhet och inkonsekvens. Det Bonfire Programmet är en semi-automatiserad metod för analys av Dendrite och axon morfologi som bygger på tillgänglig öppen källkod morfologisk analys verktyg. Vårt program gör det möjligt att upptäcka lokala förändringar i Dendrite och axon förgrening beteenden genom att utföra Sholl analys underregioner av neuritic berså. Till exempel är Sholl analys på både neuron som helhet samt för varje delmängd av processer (grundskola, gymnasium, terminal, rot, etc.) Dendrite och Axon mönster påverkas av ett antal intracellulära och extracellulära faktorer, många agerar lokalt. Således är det resulterande bersån morfologi till följd av specifika processer som verkar på specifika neurites, vilket gör det nödvändigt att utföra morfologisk analys i mindre skala för att observera dessa lokala variationer 12.
Det Bonfire Programmet kräver användning av två öppen källkod analys samt NeuronJ plugin för att ImageJ och NeuronStudio. Nervceller spåras i ImageJ och NeuronStudio används för att definiera de förbindelser mellan neurites. Brasa innehåller ett antal egna skript skrivna i MATLAB (The MathWorks) som används för att konvertera data till lämpligt format för vidare analys, kontrollera om användaren fel, och slutligen utföra Sholl analys. Slutligen finns data exporteras till Excel för statistisk analys. Ett flödesschema för Bonfire programmet visas i figur 1.
Det Bonfire Programmet är ett semi-automatiserat program för analys av Dendrite och Axon morfologi. Det ökar kraftigt effektiviteten och precisionen i Sholl analys över som utför analysen manuellt. Dessutom sparar Bonfire programmet de data vid varje steg i processen, vilket gör det möjligt att granska uppgifterna och att kontrollera riktigheten av analysen. Därför kan uppgiften att dataanalysen delas ut till många personer utan att kompromissa noggrannhet. Slutligen genom att utföra analysen på delområden …
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes delvis av en Busch biomedicinsk Grant, NSF bevilja Ibn-0548543, NSF bevilja Ibn-0919747, March of Dimes Foundation 1-FY04-107, March of Dimes Foundation 1-FY08-464 (till BLF). MKK och CGL stöddes av NIH bioteknik Training Grant T32 GM008339-20, och CGL stöddes också av en NJ kommission för ryggmärg forskning Predoctoral Fellowship 08-2941-SCR-E-0.
Material Name | Typ | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
NeuronJ plugin | 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 |