Name: automated sholl analysis of digitized neuronal morphology at multiple scales
Uploaded: 2010-11-14T17:30:00
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Este trabalho foi financiado em parte por um Biomédica Busch Grant, conceder NSF IBN-0548543, conceder NSF IBN-0919747, March of Dimes Foundation Grant 1-AF04-107, March of Dimes Foundation Grant 1-AF08-464 (para BLF). MKK e CGL foram apoiados pelo NIH Biotecnologia Training Grant GM008339 T32-20, e CGL também foi apoiado por uma Comissão NJ em Fellowship Spinal Cord Research Predoctoral 08-2941-SCR-E-0.

1. Antes de começar: 1) E18 dissecção de ratos: Métodos de dissecção padrão de E18 neurônios do hipocampo tenham sido previamente descrito 13. , A fim de usar o programa da fogueira para analisar as características morfológicas das neurites, imagens de 8 bits. Tif de neurônios individuais devem ser obtidos. Isso pode ser feito em uma série de maneiras dependendo do protocolo experimental que está a seguir. Neurônios podem ser banhado com uma d...

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	<li>Elston, G. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pyramidal+cells+of+the+frontal+lobe:+all+the+more+spinous+to+think+with.">Pyramidal cells of the frontal lobe: all the more spinous to think with.</a> J Neurosci. 20, (2000).</li><li>Koch, C., Segev, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+single+neurons+in+information+processing.">The role of single neurons in information processing.</a> Nat Neurosci. , 1171-1177 (2000).</li><li>Poirazi, P., Mel, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+active+dendrites+and+structural+plasticity+on+the+memory+capacity+of+neural+tissue.">Impact of active dendrites and structural plasticity on the memory capacity of neural tissue.</a> Neuron. 29, 779-796 (2001).</li><li>Schaefer, A. T., Larkum, M. E., Sakmann, B., Roth, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coincidence+detection+in+pyramidal+neurons+is+tuned+by+their+dendritic+branching+pattern.">Coincidence detection in pyramidal neurons is tuned by their dendritic branching pattern.</a> J Neurophysiol. 89, 3143-3154 (2003).</li><li>Vetter, P., Roth, A., Hausser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Propagation+of+action+potentials+in+dendrites+depends+on+dendritic+morphology.">Propagation of action potentials in dendrites depends on dendritic morphology.</a> J Neurophysiol. 85, 926-937 (2001).</li><li>Hausser, M., Spruston, N., Stuart, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diversity+and+dynamics+of+dendritic+signaling.">Diversity and dynamics of dendritic signaling.</a> Science. 290, 739-744 (2000).</li><li>Brette, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simulation+of+networks+of+spiking+neurons:+a+review+of+tools+and+strategies.">Simulation of networks of spiking neurons: a review of tools and strategies.</a> J Comput Neurosci. 23, 349-398 (2007).</li><li>Arendt, T., Zvegintseva, H. G., Leontovich, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dendritic+changes+in+the+basal+nucleus+of+Meynert+and+in+the+diagonal+band+nucleus+in+Alzheimer's+disease--a+quantitative+Golgi+investigation.">Dendritic changes in the basal nucleus of Meynert and in the diagonal band nucleus in Alzheimer's disease--a quantitative Golgi investigation.</a> Neuroscience. 19, 1265-1278 (1986).</li><li>Harrison, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neuropathology+of+schizophrenia.+A+critical+review+of+the+data+and+their+interpretation.">The neuropathology of schizophrenia. A critical review of the data and their interpretation.</a> Brain. 122, 593-624 (1999).</li><li>Lewis, D. A., Glantz, L. A., Pierri, J. N., Sweet, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Altered+cortical+glutamate+neurotransmission+in+schizophrenia:+evidence+from+morphological+studies+of+pyramidal+neurons.">Altered cortical glutamate neurotransmission in schizophrenia: evidence from morphological studies of pyramidal neurons.</a> Ann N Y Acad Sci. 1003, 102-112 (2003).</li><li>Kaufmann, W. E., Moser, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dendritic+anomalies+in+disorders+associated+with+mental+retardation.">Dendritic anomalies in disorders associated with mental retardation.</a> Cereb Cortex. 10, 981-991 (2000).</li><li>Georges, P. C., Hadzimichalis, N. M., Sweet, E. S., Firestein, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+yin-yang+of+dendrite+morphology:+unity+of+actin+and+microtubules.">The yin-yang of dendrite morphology: unity of actin and microtubules.</a> Mol Neurobiol. 38, 270-284 (2008).</li><li>Firestein, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cypin:+a+cytosolic+regulator+of+PSD-95+postsynaptic+targeting.">Cypin: a cytosolic regulator of PSD-95 postsynaptic targeting.</a> Neuron. 24, 659-672 (1999).</li></ol>

O programa Bonfire é um programa semi-automático para a análise de dendrite e morfologia axônio. Ela aumenta muito a eficiência ea precisão da análise de Sholl mais de realizar a análise manualmente. Além disso, o programa Bonfire salva os dados em cada etapa do processo, tornando possível a auditar os dados e verificar a precisão da análise. Portanto, a tarefa de análise de dados podem ser distribuídos para inúmeras pessoas sem comprometer a precisão. Por último, realizando a análise em sub-regiões d...

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		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
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		<th>Comment</th>
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		<tbody>
		
<tr>
<td>NeuronJ plugin</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.imagescience.org/meijering/software/neuronj/">http://www.imagescience.org/meijering/software/neuronj/</a></td>
</tr>
<tr>
<td>ImageJ software</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://rsbweb.nih.gov/ij/">http://rsbweb.nih.gov/ij/</a></td>
</tr>
<tr>
<td>Bonfire program</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://lifesci.rutgers.edu/~firestein">http://lifesci.rutgers.edu/~firestein</a></td>
</tr>
<tr>
<td>NeuronStudio</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://research.mssm.edu/cnic/tools-ns.html">http://research.mssm.edu/cnic/tools-ns.html</a></td>
</tr>
<tr>
<td>MatLab Program</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>MathWorks</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

automated sholl analysis of digitized neuronal morphology at multiple scales

Morfologia neuronal desempenha um papel significativo na determinação de como os neurônios de função e comunicar 1-3. Especificamente, ele afeta a capacidade dos neurônios para receber insumos de outras células 2 e contribui para a propagação de potenciais de ação 4,5. A morfologia das neurites também afeta a forma como a informação é processada. A diversidade de morfologias dendrite facilitar a sinalização de faixa de locais e de longa e permitir que os neurônios individuais ou grupos de neurônios para realizar funções especializadas dentro da rede neuronal 6,7. Alterações na morfologia dendrite, incluindo a fragmentação dos dendritos e mudanças nos padrões de ramificação, foram observados em um número de estados de doença, incluindo a doença de Alzheimer 8, 9,10 esquizofrenia e retardo mental 11. A capacidade de entender os fatores que moldam morfologias dendrite e para identificar alterações nas morfologias dendrite é essencial na compreensão da função do sistema nervoso e disfunção. Morfologia neuritos muitas vezes é analisado por análise de Sholl e contando o número de neurites e do número de pontas de galhos. Esta análise é geralmente aplicado a dendritos, mas também pode ser aplicado para os axônios. Fazer esta análise com a mão é tanto demorado e inevitavelmente introduz variabilidade devido ao preconceito de experimentador e inconsistência. O programa da fogueira é uma abordagem semi-automática para a análise da dendrite e morfologia axônio que se baseia em open-source disponíveis ferramentas de análise morfológica. Nosso programa permite a detecção de mudanças locais no dendrito e axônio ramificação comportamentos através da realização de análise de Sholl na sub-regiões do arbor neuríticas. Por exemplo, a análise de Sholl é realizado em ambos os neurônio como um todo, bem como sobre cada subconjunto de processos (primário, secundário, terminal root, etc) Dendrite e padronização axônio é influenciado por uma série de fatores intra e extracelulares, muitos agir localmente. Assim, a morfologia arbor resultante é um resultado de processos específicos agindo em neurites específicos, tornando-se necessário realizar uma análise morfológica em uma escala menor, a fim de observar estas variações locais 12. O programa da fogueira requer o uso de duas ferramentas open-source de análise, o plugin para NeuronJ ImageJ e NeuronStudio. Neurônios são traçados no ImageJ e NeuronStudio é usado para definir a conectividade entre neurites. Bonfire contém uma série de scripts personalizados escritos em MATLAB (MathWorks) que são usados ​​para converter os dados para o formato apropriado para posterior análise, verificar os erros do usuário, e, finalmente, realizar a análise Sholl. Finalmente, os dados são exportados para Excel para análise estatística. Um fluxograma do programa Bonfire é mostrado na Figura 1.

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Automated Sholl Analysis of Digitized Neuronal Morphology at Multiple Scales

Nós desenvolvemos um programa de computador para analisar a morfologia neuronal. Em combinação com dois existentes ferramentas de análise de código aberto, o nosso programa realiza análise de Sholl e determina o número de neurites, pontos de ramificação, e dicas de neurite. As análises são realizadas para que as mudanças locais na morfologia neurite pode ser observado.

Análise Sholl automatizado de Morfologia Neuronal Digitized em múltiplas escalas

Neuronal morphology plays a significant role in determining how neurons function and communicate1-3.  Specifically, it affects the ability of neurons to ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Analysis of Dendritic Spine Morphology in Cultured CNS Neurons

Análise de Morfologia Spine dendríticas em neurônios cultivados CNS

Dendritic spines are the sites of the majority of excitatory connections within the brain, and form the post-synaptic 
compartment of synapses. These ...

Neurociência

The Analysis of Purkinje Cell Dendritic Morphology in Organotypic Slice Cultures

A Análise de Purkinje Morfologia de células dendríticas em Culturas fatia organotípicas

Purkinje cells are an attractive model system for studying dendritic development, because they have an impressive dendritic tree which is strictly ...

Genetic Manipulation of Cerebellar Granule Neurons In Vitro and In Vivo to Study Neuronal Morphology and Migration

Genetic Manipulation of Cerebellar Granule Neurons In Vitro and In Vivo to Study Neuronal Morphology and Migration

Manipulação genética de Cerebelar Granule Neurônios<em&gt; In Vitro</em&gt; E<em&gt; In Vivo</em&gt; Estudar Neuronal Morfologia e Migração

Developmental events in the brain including neuronal morphogenesis and migration are highly orchestrated processes. In vitro and in vivo analyses allow ...

Simultaneous Long-term Recordings at Two Neuronal Processing Stages in Behaving Honeybees

Gravações simultâneas de longo prazo em dois estágios de processamento neuronal em comportar abelhas

In both mammals and insects neuronal information is processed in different higher and lower order brain centers. These centers are coupled via convergent ...

Utilizing Combined Methodologies to Define the Role of Plasma Membrane Delivery During Axon Branching and Neuronal Morphogenesis

Utilizando metodologias combinadas para definir o papel do Plasma Membrane entrega durante Axon Ramificação e Neuronal morfogênese

During neural development, growing axons extend to multiple synaptic partners by elaborating axonal branches. Axon branching is promoted by extracellular ...

Peering at Brain Polysomes with Atomic Force Microscopy

Olhando para Cérebro polissomos com Microscopia de Força Atômica

The translational machinery, i.e., the polysome or polyribosome, is one of the biggest and most complex cytoplasmic machineries in cells. Polysomes, ...

Measuring Progressive Neurological Disability in a Mouse Model of Multiple Sclerosis

Medindo Progressive Neurological Disability em um modelo de rato com esclerose múltipla

After intracerebral infection with the Theiler's Murine Encephalomyelitis Virus (TMEV), susceptible SJL mice develop a chronic-progressive demyelinating ...

Analyzing Dendritic Morphology in Columns and Layers

Analisando dendríticas Morfologia em Colunas e Camadas

In many regions of the central nervous systems, such as the fly optic lobes and the vertebrate cortex, synaptic circuits are organized in layers and ...

Automated Gait Analysis in Mice with Chronic Constriction Injury

Análise de marcha automatizados em ratos com lesão crônica de constrição

The von Frey test is a classical method that has been widely used to examine the sensory function of neuropathic pain animals. However, it has some ...

Quantitative Analysis of Neuronal Dendritic Arborization Complexity in Drosophila

Quantitative Analysis of Neuronal Dendritic Arborization Complexity in Drosophila

Análise quantitativa da arborização dendrítica Neuronal complexidade em Drosophila

Dendrites are the branched projections of a neuron, and dendritic morphology reflects synaptic organization during the development of the nervous system. ...