SpineS: 2-FOTON MİKROSKOPİ GÖRÜNTÜLERİNDE DENDRİTİK DİKENLERİN
ZAMAN İÇİNDEKİ HACİM DEĞİŞİMİNİ OTOMATİK OLARAK BULAN BİR ARAÇ
Ertunç Erdil, Ali Özgür Argunşah, Devrim Ünay, Müjdat Çetin
Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Sabancı Üniversitesi, İstanbul, Türkiye
Champalimaud Neuroscience Programme, Champalimaud Centre for the Unknown, Lizbon, Portekiz
Biyomedikal Mühendisliği, Bahçeşehir Üniversitesi, İstanbul, Türkiye
12. ULUSAL SİNİRBİLİM KONGRESİ, 28-31 Mayıs 2014, Bahçeşehir Üniversitesi
ÖZETÇE
ÖNERİLEN OTOMATİK YÖNTEM
Görüntüleme teknolojilerindeki gelişmeler, nöronal yapı ve fonksiyonlar
arasındaki ilişkilerin tek bir dendritik diken seviyesinde araştırılmasına
imkan tanımıştır. Dikenlerin zaman içindeki hacimsel değişiklikleri,
bilginin beyinde nasıl tutulduğu ile ilgili önemli bilgiler vermesinin yanı
sıra, diken yapısı ve fonksiyonlarındaki anormalliklerle ilişkilendirilen
çeşitli nörogelişimsel bozuklukların anlaşılmasına katkı sağlayabilir.
Dikenlerin zaman içindeki hacimsel değişimini incelemek için yapılan
analizler hali hazırda el ile yapılmakta ve uzun zaman almaktadır. Hızla
artan veri miktarı ile birlikte bu işlemi otomatikleştirecek görüntü
işleme araçlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu şekilde çalışan bir araç
geliştirebilmedeki en önemli problem dikenlerin tüm zaman
noktalarında bulunup doğru bir şekilde bölütlenmesidir. Çalışmamızda,
bu problemin çözümü için otomatik bir görüntü işleme yöntemi
önermekteyiz. Ayrıca, önerdiğimiz yöntemi kullanarak dikenlerin zaman
içindeki hacimsel değişimlerini inceleyen açık kaynaklı bir yazılımı
sinirbilim araştırmacılarının kullanımına sunmaktayız.
SpineS yazılımı hali hazırda geliştirme aşamasında olup, birkaç ay
içerisinde asağıda verilen projenin internet sayfasında yayınlanacaktır.
http://staff.eng.bahcesehir.edu.tr/~unay/index_files/SpineProject.htm
EL İLE ANALİZLERİN YAPILMASI
Şekil 5: Ardışık iki zaman noktasındaki görüntülerin
hizalanması A) Hizalamadan önce B) Hizalamadan sonra
Şekil 4: Zaman serisi boyunca otomatik hacim hesaplamak icin kullanılan adımlar.
Şekil 6: Ardışık beş zaman noktasında elde edilen bölütleme
sonuçları.
SpineS YAZILIMI VE BU YAZILIMLA ELDE EDİLMİŞ SONUÇLAR
Dendrit
Dendritik
diken
Şekil 1: Örnek bir 2-foton mikroskopi görüntüsünde dendrit ve dendritik diken
yapıları ile ilgilenilen bir dendritik dikenin seçilmesi.
Şekil 7: Geliştirilen MATLAB temelli yazıım aracının ekran görüntüsü.
Şekil 2: Sinirbilimi uzmanı, ilgilenilen dendritik dikeni tüm zaman noktalarında elle
seçer (Şekil 1 de kırmızı dikdörtgen ile gösterildiği gibi) ve dendritik diken yatay
eksene dik olacak şekilde çevirir.
Şekil 3: Her bir dendritik diken için, bölütleme yapılmadan, Full-Width at Half
Maximum adı verilen bir yöntemle hacim hesaplaması yapılarak şekildeki gibi
hacimsel değişimi gösteren bir grafik çizilir.
1
Otomatik Analizler ile Elle
Yapılan Analizlerin
Benzerlik Yüzdesi
97.52
2
88.73
3
91.23
4
94.59
5
97.09
6
88.70
7
90.81
8
95.88
9
90.80
10
97.08
Dendritik Diken No
Şekil 8: Seçilen bir dendritik dikenin tüm zaman noktalarında el ile ve otomatik olarak elde
edilmiş hacim değerlerini gösteren bir grafik. Hacim değerleri, el ile analizin aksine Full-Width
at Half maksimum yöntemiyle değil, bölütlenmiş alandaki düzgelenmiş yeğinlik değerlerini
toplamaya dayalı bir yöntem ile hesaplanır.
Tablo 1: 10 farklı dendritik diken için, zaman serisi boyunca yapılan
otomatik ve el ile yapılan hacim hesaplamalarının benzerlik oranı.
Bu çalışma 113E603 no'lu TÜBİTAK
1001 Projesi tarafından
desteklenmektedir.
Download

SpineS: 2-FOTON MİKROSKOPİ GÖRÜNTÜLERİNDE DENDRİTİK