Name: sample drift correction following 4d confocal time-lapse imaging
Uploaded: 2014-04-12T22:35:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Sample Drift Correction Following 4D Confocal Time-lapse Imaging at JoVE.com

Vi vil gerne takke Gaby Martins og arrangørerne af EMBO2010 3D Developmental Imaging workshop, hvor dette arbejde begyndte, og alle bidragyderne til Fiji og ImageJ projekter.

1.. 4D Time-lapse Imaging Eksperimenter De indstillinger, der bruges til billedbehandling Købet vil variere afhængigt af det anvendte udstyr. Evne konfokal mikroskopi til optisk sektion en prøve afhænger af en række faktorer: bølgelængden af ​​excitation, pinhole størrelse, numeriske åbning af målet, brydningsindeks af prøven og det medium, hvori prøven er indlejret. Størrelsen af ​​konfokal hul valgte bestemme tykkelsen af ​​den optiske sektion opsamlet. En mindre pin...

<ol>
	<li>Schindelin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiji:+an+open-source+platform+for+biological-image+analysis.">Fiji: an open-source platform for biological-image analysis.</a> Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li><li>Abramoff, M. D., Magalhaes, P. J., Ram, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image+Processing+with+ImageJ.">Image Processing with ImageJ.</a> Biophotonics International. 11 (7), 42-42 (2004).</li><li>Collins, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ImageJ+for+Microscopy.">ImageJ for Microscopy.</a> BioTechniques. 43 (S1), 25-30 (2007).</li><li>Linkert, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metadata+matters:+access+to+image+data+in+the+real+world.">Metadata matters: access to image data in the real world.</a> The Journal of Cell Biology. 189 (5), 777-782 (2010).</li><li>Th&#233;venaz, P., Ruttimann, U. E., Unser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+pyramid+approach+to+subpixel+registration+based+on+intensity.">A pyramid approach to subpixel registration based on intensity.</a> IEEE transactions on image processing : a publication of the IEEE Signal Processing Society. 7 (1), 27-41 (1998).</li><li>Kuglin, C. D., Hines, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+phase+correlation+image+alignment+method.">The phase correlation image alignment method.</a> Proceedings of the IEEE, International Conference on Cybernetics and Society. , 163-165 (1975).</li><li>Preibisch, S., Saalfeld, S., Tomancak, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Globally+optimal+stitching+of+tiled+3D+microscopic+image+acquisitions.">Globally optimal stitching of tiled 3D microscopic image acquisitions.</a> Bioinformatics. 25 (11), 1463-1465 (2009).</li><li>Kaufmann, A., Mickoleit, M., Weber, M., Huisken, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multilayer+mounting+enables+long-term+imaging+of+zebrafish+development+in+a+light+sheet+microscope.">Multilayer mounting enables long-term imaging of zebrafish development in a light sheet microscope.</a> Development. 139 (17), 3242-3247 (2012).</li><li>Andersen, E., Asuri, N., Clay, M., Halloran, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Live+imaging+of+cell+motility+and+actin+cytoskeleton+of+individual+neurons+and+neural+crest+cells+in+zebrafish+embryos.">Live imaging of cell motility and actin cytoskeleton of individual neurons and neural crest cells in zebrafish embryos.</a> J VIs. Exp. (36), (2010).</li><li>Eisenhoffer, G. T., Rosenblatt, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Live+imaging+of+cell+extrusion+from+the+epidermis+of+developing+zebrafish.">Live imaging of cell extrusion from the epidermis of developing zebrafish.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (52), (2011).</li><li>Benard, E. L., vander Sar, A. M., Ellett, F., Lieschke, G. J., Spaink, H. P., Meijer, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infection+of+zebrafish+embryos+with+intracellular+bacterial+pathogens.">Infection of zebrafish embryos with intracellular bacterial pathogens.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (61), (2012).</li><li>Nguyen-Chi, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphogenesis+and+Cell+Fate+Determination+within+the+Adaxial+Cell+Equivalence+Group+of+the+Zebrafish+Myotome.">Morphogenesis and Cell Fate Determination within the Adaxial Cell Equivalence Group of the Zebrafish Myotome.</a> PLoS Genetics. 8 (10), (2012).</li><li>Moore, C. A., Parkin, C. A., Bidet, Y., Ingham, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+role+for+the+Myoblast+city+homologues+Dock1+and+Dock5+and+the+adaptor+proteins+Crk+and+Crk-like+in+zebrafish+myoblast+fusion.">A role for the Myoblast city homologues Dock1 and Dock5 and the adaptor proteins Crk and Crk-like in zebrafish myoblast fusion.</a> Development. 134 (17), 3145-3153 (2007).</li><li>Higashijima, S., Okamoto, H., Ueno, N., Hotta, Y., Eguchi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-frequency+generation+of+transgenic+zebrafish+which+reliably+express+GFP+in+whole+muscles+or+the+whole+body+by+using+promoters+of+zebrafish+origin.">High-frequency generation of transgenic zebrafish which reliably express GFP in whole muscles or the whole body by using promoters of zebrafish origin.</a> Developmental Biology. 192 (2), 289-299 (1997).</li></ol>

Vores evne til at bruge post-processing software til at korrigere prøve afdrift af datasæt stammer fra udvidede time-lapse mikroskopi eksperimenter er begrænset af en række faktorer. Evnen til at skelne afdrift versus vandrende bevægelse af en prøve er afhængig af de cellulære markører, der anvendes. Cellular markører, der enten almindeligt udtryk i en prøve eller ikke er involveret i vandrende begivenheder i billedet købet give den bedste kilde til afdrift korrektion. Dette plugin bruger en enkelt kanal til...

Konfokal billeddannelse er almindeligt anvendt i celle-og udviklingsmæssige biologi til at følge celle bevægelser og ændringer i morfologi. Optagelse af en række af optiske sektioner ved forskellige fokale planer muliggør generering af en tredimensional (3D) model af en prøve, som derefter kan udvides i fire dimensioner (4D) ved at skabe en tidsforskudt serie af 3D datasæt. Den generation af 4D datasæt muliggør detaljeret måling af celle bevægelser og adfærd. I langsigtede tidsforskudte eksperimenter er det almindeligt at observere prøve bevægelse. Dette kan være forårsaget af mindre unøjagtigheder i hardware kontrollerende scenen og fokuspositioner. Mens der i andre tilfælde afdrift er et resultat af bevægelser induceret ved vækst prøve eller fleksibilitet i prøven monteringsmedium. Metoder eksisterer for at kompensere eller begrænse disse bevægelser, herunder forbedringer af hardware fokus systemer og øget stivhed i montage medium. Dog kan ikke anvendes disse tilgange i mange tilfælde på grund af billedbehandling set op forpligtet til at give gunstige betingelser for prøver vedligeholdelse og vækst. Findes open source softwareløsninger til korrektion af bevægelse i 2D over tid, gennem brug af StackReg og TurboReg (http://bigwww.epfl.ch/thevenaz/stackreg/) 5 plugins i ImageJ eller Fiji, men disse kan ikke påføres 4D datasæt. For at korrigere for prøven afdrift har vi udviklet et plug-in (Korrekt 3D afdrift) for at udnytte open source-imaging-behandling platform, Fiji 1. Vores plug-in er i stand til at udføre fase korrelation registrering til at korrigere bevægelse, der opstår som følge af en prøve afdrift i tredimensionelle tidsforskudte eksperimenter. Fase korrelation 6 er en beregningsmæssige effektiv metode til at bestemme oversættelse mellem billederne. Den plug-in her beskrevne udnytter fase korrelation bibliotek er udviklet af Preibisch et al. 7.. I multi-kanal eksperimenter, plug-in anvender en kanal til beslutsomhedne den nødvendige korrektion. Denne korrektion er derefter anvendt til yderligere kanaler, der resulterer i registreringen af ​​4D datasættet. I zebrafisk modelsystem er det muligt at udføre time-lapse billeddannelse over en periode på mange timer eller endda adskillige dage 8. En almindelig metode til montering af zebrafisk er at indlejre bedøvet levende foster i agarose med lavt smeltepunkt (0,8-1,5%), der begrænser dens bevægelse 9-11. Mens bevægelse er begrænset vækst af prøven stadig forekommer, hvilket resulterer i celler i synsfeltet skiftende position. For at følge bevægelsen af ​​celler i embryonet er det nødvendigt først at korrigere bevægelse af hele prøven for. Denne protokol blev udviklet med zebrafisk prøver, og er blevet anvendt til billedet somite udvikling 12, men kan anvendes på enhver 4D konfokal datasæt.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="406">
	<tbody>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate (Tricaine)</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">A5040</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Low gelling temperature agarose</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">A9414-25G</td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:216px;">Dumont #4 Forceps</td>
			<td style="width:71px;">Electron Microscopy Sciences</td>
			<td style="width:119px;">0208-4-PO</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Disposable 3mL graduated</td>
			<td rowspan="2" style="width:71px;">Samco</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">212</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Polyethylene transfer pipette</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">9cm bacterial grade Petri dishes</td>
			<td style="width:71px;">Greiner Bio One</td>
			<td style="width:119px;">632180</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Fluorinated ethylene propylene (FEP) tubing</td>
			<td style="width:71px;">Bola</td>
			<td style="width:119px;">S1815-04</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Zeiss LSM-710 Confocal microscope</td>
			<td style="width:71px;">Zeiss</td>
			<td style="width:119px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">W Plan-Apochromat 20x/1.0 DIC Objective</td>
			<td style="width:71px;">Zeiss</td>
			<td style="width:119px;">421452-9600-000</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

sample drift correction following 4d confocal time-lapse imaging

Den generation af fire-dimensionelle (4D) konfokal datasæt; bestående af 3D billedsekvenser over tid; giver en fremragende metode til at indfange cellulære adfærd involveret i udviklingsprocesser. Evnen til at spore og følge celle bevægelser er begrænset af prøve bevægelser, der opstår på grund af udflytningen af ​​prøven eller, i nogle tilfælde, vækst i løbet billede erhvervelse. Sporing af celler i datasæt ramt af afdrift og / eller vækst vil indarbejde disse bevægelser i enhver analyse af celle position. Dette kan resultere i den tilsyneladende bevægelse af statiske strukturer inden prøven. Derfor forud for celle tracking, bør enhver prøve afdrift rettes. Brug af open source Fiji fordeling 1 ImageJ 2,3 og monterede loci værktøjer 4, har vi udviklet den rigtige 3D afdrift plug-in for at fjerne fejlagtige prøve bevægelse i konfokal datasæt. Denne protokol effektivt kompenserer for prøve oversættelse eller ændringer i fokal position ved at udnytte fase korrelation til at registrere hver gang-punkt i en fire-dimensional konfokale datasæt samtidig bevare evnen til at visualisere og måle celle bevægelser over længere tid-lapse eksperimenter.

I udviklingslandene zebrafisk, sammensmelte hurtige muskelceller i flerkernede fibre fra 19 timer efter befrugtning (20 - somite etape) 13.. For at visualisere bevægelsen af ​​kerner og fusion af muskelceller vi udført 4D konfokal time-lapse billeddannelse under anvendelse af en transgen stamme, der udtrykker grønt fluorescerende protein (GFP) under kontrol af skelettets α-actin promotor for at mærke hele musklen celler 14 og injiceret RNA, som koder for den røde fluorescerende protein mC...

Watch this Scientific Journal Video about Sample Drift Correction Following 4D Confocal Time-lapse Imaging at JoVE.com

Sample Drift Correction Following 4D Confocal Time-lapse Imaging

Sample Drift Korrektion Efter 4D Confocal Time-lapse Imaging

Time-lapse mikroskopi tillader visualisering af udviklingsprocesser. Vækst eller afdrift af prøver under billedet erhvervelse reducerer evnen til præcist at følge og måle celle bevægelser under udvikling. Vi beskriver brugen af ​​open source billedbehandling software til at korrigere for tredimensionelle prøve afdrift over tid.

The generation of four-dimensional (4D) confocal datasets; consisting of 3D image sequences over time; provides an excellent methodology to capture ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioluminescence Imaging for Assessment of Immune Responses Following Implantation of Engineered Heart Tissue (EHT)

Bioluminescence Imaging for Assessment of Immune Responses Following Implantation of Engineered Heart Tissue EHT

Various techniques of cardiac tissue engineering have been pursued in the past decades including scaffolding strategies using either native or ...

Video-rate Scanning Confocal Microscopy and Microendoscopy

Confocal microscopy has become an invaluable tool in biology and the biomedical sciences, enabling rapid, high-sensitivity, and high-resolution optical ...

Time-lapse Fluorescence Imaging of Arabidopsis Root Growth with Rapid Manipulation of The Root Environment Using The RootChip

Time-lapse fluorescensimagografi af Arabidopsis rodvækst med Rapid Manipulation af The Root miljøet ved hjælp af RootChip

The root functions as the physical anchor of the plant and is the organ responsible for uptake of water and mineral nutrients such as nitrogen, ...

Sample Preparation Strategies for Mass Spectrometry Imaging of 3D Cell Culture Models

Prøve Forberedelse Strategier for massespektrometri Imaging af 3D cellekulturmodeller

Three dimensional cell cultures are attractive models for biological research. They combine the flexibility and cost-effectiveness of cell culture with ...

A Microfluidic Chip for ICPMS Sample Introduction

En Mikrofluid Chip for ICPMS Sample Introduktion

This protocol discusses the fabrication and usage of a disposable low cost microfluidic chip as sample introduction system for inductively coupled plasma ...

Selective Cell Elimination from Mixed 3D Culture Using a Near Infrared Photoimmunotherapy Technique

Selektiv Cell Elimination fra Mixed 3D Kultur Ved hjælp af en i nærheden af ​​infrarød Photoimmunotherapy Teknik

Recent developments in tissue engineering offer innovative solutions for many diseases. For example, tissue engineering using induced pluripotent stem ...

Mammalian Cell Division in 3D Matrices via Quantitative Confocal Reflection Microscopy

Pattedyr celledeling i 3D matricer via kvantitative Konfokal refleksion mikroskopi

The study of how mammalian cell division is regulated in a 3D environment remains largely unexplored despite its physiological relevance and therapeutic ...

Advanced 3D Liver Models for In vitro Genotoxicity Testing Following Long-Term Nanomaterial Exposure

Avancerede 3D-levermodeller til in vitro genotoksicitetstest efter langvarig nanomaterialeeksponering

Due to the rapid development and implementation of a diverse array of engineered nanomaterials (ENM), exposure to ENM is inevitable and the development of ...

Continuous Measurement of Biological Noise in Escherichia Coli Using Time-lapse Microscopy

Continuous Measurement of Biological Noise in Escherichia Coli Using Time-lapse Microscopy

Kontinuerlig måling af biologisk støj i Escherichia Coli ved hjælp af time-lapse mikroskopi

The protocol developed here offers a tool to enable computer tracking of Escherichia coli division and fluorescent levels over several hours. The process ...

Spatio-Temporal In Vivo Imaging of Ocular Drug Delivery Systems using Fiberoptic Confocal Laser Microendoscopy

Spatio-Temporal In Vivo Imaging of Ocular Drug Delivery Systems using Fiberoptic Confocal Laser Microendoscopy

Spatio-temporal In Vivo Imaging af Ocular Drug Delivery Systems ved hjælp af Fiberoptic Confocal Laser Mikroendoskopi

Subconjunctival injection is an attractive route to administer ocular drugs due to easy trans-scleral access that bypasses anterior ocular barriers, such ...