Hemos desarrollado un programa de computadora para analizar la morfología neuronal. En combinación con dos herramientas existentes de código abierto de análisis, nuestro programa realiza análisis de Sholl y determina el número de neuritas, los puntos de ramificación, y consejos de las neuritas. Los análisis se realizan para que los cambios locales en la morfología de las neuritas se puede observar.
Morfología neuronal desempeña un papel importante en la determinación de cómo las neuronas funcionar y comunicarse 1-3. En concreto, afecta a la capacidad de las neuronas para recibir aportes de otras células 2 y contribuye a la propagación de potenciales de acción 4,5. La morfología de las neuritas también afecta a la información es procesada. La diversidad de morfologías dendríticas facilitar la señalización de rango local y de larga y permitir que las neuronas individuales o grupos de neuronas para llevar a cabo funciones especializadas dentro de la red neuronal 6,7. Alteraciones en la morfología dendrítica, incluyendo la fragmentación de las dendritas y los cambios en los patrones de ramificación, se han observado en varios estados de la enfermedad, incluyendo la enfermedad de Alzheimer 8, 9,10 esquizofrenia y retraso mental 11. La capacidad tanto de entender los factores que determinan morfologías dendríticas e identificar los cambios en la morfología de las dendritas es esencial en la comprensión de la función del sistema nervioso y la disfunción.
Morfología de las neuritas se analiza a menudo por el análisis de Sholl y contando el número de neuritas y el número de puntas de las ramas. Este análisis se aplica generalmente a las dendritas, pero también se puede aplicar a los axones. Realizar este análisis con la mano es a la vez mucho tiempo e inevitablemente introduce la variabilidad debida a la predisposición del experimentador y la incoherencia. El programa de la hoguera es un método semi-automatizado para el análisis de la dendrita y axón morfología que se basa en código abierto disponibles herramientas de análisis morfológico. Nuestro programa permite la detección de cambios locales en la dendrita y axón ramificaciones comportamientos mediante la realización de análisis de Sholl en las subregiones de la glorieta neuríticas. Por ejemplo, el análisis de Sholl se realiza en tanto la neurona en su conjunto, así como en cada subconjunto de procesos (primaria, secundaria, terminal, raíces, etc) y los patrones Dendrite axón está influenciada por una serie de factores intracelulares y extracelulares, muchos actuar localmente. Por lo tanto, la morfología cenador resultante es el resultado de procesos específicos que actúan sobre las neuritas específicos, por lo que es necesario realizar el análisis morfológico en una escala menor a fin de observar estas variaciones locales 12.
El programa de Bonfire requiere el uso de dos herramientas de análisis de código abierto, el plug-in para ImageJ NeuronJ y NeuronStudio. Las neuronas son trazadas en ImageJ y NeuronStudio se utiliza para definir la conectividad entre las neuritas. Hoguera contiene una serie de scripts escritos en MATLAB (The Mathworks) que se utilizan para convertir los datos en el formato adecuado para su posterior análisis, comprobación de errores de usuario, y en última instancia, el análisis Sholl. Finalmente, los datos son exportados a Excel para su análisis estadístico. Un diagrama de flujo del programa de la hoguera se muestra en la Figura 1.
El programa de la hoguera es un programa semi-automático para el análisis de la dendrita y axón morfología. Se aumenta la eficiencia y la exactitud del análisis de Sholl sobre la realización del análisis de forma manual. Además, el programa guarda los datos de la hoguera en cada paso del proceso, por lo que es posible auditar los datos y verificar la exactitud de los análisis. Por lo tanto, la tarea de análisis de datos se pueden distribuir a numerosas personas sin comprometer la precisión. Por último, media…
The authors have nothing to disclose.
Este trabajo fue apoyado en parte por una subvención Busch Biomédica, NSF subvención IBN-0548543, NSF IBN-0919747 conceder, March of Dimes Foundation Grant 1-AF04-107, March of Dimes Foundation Grant 1-AF08-464 (a BLF). MKK y CGL fueron apoyados por NIH Biotecnología Capacitación subvención T32 GM008339-20, y CGL también fue apoyada por una Comisión de Nueva Jersey en la columna vertebral de becas predoctorales de investigación sobre médula 08-2941-SCR-E-0.
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
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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 |