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 gjerne takke Gaby Martins og arrangørene av EMBO2010 3D Developmental Imaging workshop hvor dette arbeidet begynte og alle bidragsytere til Fiji og ImageJ prosjekter.

En. 4D Time-lapse bildebehandling eksperimenter Innstillingene som brukes for bildeopptak vil variere avhengig av utstyret som brukes. Muligheten av konfokal mikroskopi til optisk seksjon en prøve er avhengig av en rekke faktorer: den bølgelengde på eksitasjon, pinhole størrelse, numerisk apertur på målet, brytningsindeks for prøven og det medium hvori prøven er innleiret. Størrelsen av konfokal pinhole valgt, vil bestemme tykkelsen av den optiske delen oppsamlet. En mindre pinhole vi...

<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>

Vår evne til å bruke post-prosessering programvare for å rette prøven drift av datasett avledet fra lengre tid-lapse mikroskopi eksperimenter er begrenset av en rekke faktorer. Evnen til å skjelne drift versus trekkende bevegelse av en prøve er avhengig av de cellulære markører brukes. Cellular markører som enten er allment uttrykt i en prøve eller ikke er involvert i trekkende hendelser under bildet oppkjøpet gir den beste kilden for korreksjon av drifting. Det plugg bruker en enkelt kanal for å registrere ...

Confocal bildebehandling er mye brukt i celle-og utviklingsbiologi å følge celle bevegelser og endringer i morfologi. Fange en serie av optiske seksjoner ved forskjellige brennplan tillater generering av et tredimensjonalt (3D)-modell av en prøve, som deretter kan forlenges inn i fire dimensjoner (4D) ved å opprette en tidsintervallserie av 3D datasett. Den generasjonen av 4D datasett gir detaljert måling av celle bevegelser og atferd. I langvarige time-lapse eksperimenter er det vanlig å observere prøve bevegelse. Dette kan være forårsaket av små unøyaktigheter i maskinvare styre fasen og kontaktstillinger. Mens i andre tilfeller er drift på grunn av bevegelsene indusert av prøven vekst eller fleksibilitet i prøven festemateriale. Metoder eksisterer for å kompensere eller begrense disse bevegelsene herunder forbedringer i metallfokuseringssystemer og øker stivheten av monteringsmedium. Imidlertid kan disse metodene ikke kan anvendes i mange tilfeller på grunn av den avbildning set opp pålagt å gi gode vilkår for prøvene vedlikehold og vekst. Åpen kildekode programvare løsninger finnes for korreksjon av bevegelse i 2D over tid, gjennom bruk av StackReg og TurboReg (http://bigwww.epfl.ch/thevenaz/stackreg/) 5 plugins i ImageJ eller Fiji, men disse kan ikke anvendes på 4D-datasett. For å korrigere for prøven drift har vi utviklet en plug-in (Riktig 3D drift) for å utnytte open-source bildebehandling-prosessplattform, Fiji en. Vår plug-in er i stand til å utføre fasekorrelasjons registrering for å korrigere bevegelsen som oppstår som et resultat av prøven drift i tredimensjonale time-lapse eksperimenter. Fase korrelasjon 6 er en beregnings effektiv metode for å bestemme oversettelse mellom bildene. Den plug-in som er beskrevet her utnytter fase-korrelasjon bibliotek utviklet av Preibisch et al. 7. I multi-kanal eksperimenter, utnytter plug-in én kanal til fastsettelsenne den nødvendige korreksjon. Denne korreksjonen blir deretter påført noen ekstra kanaler som resulterer i registreringen av 4D datasett. I sebrafisk modellsystemet er det mulig å utføre tidsforsinkelse avbildning over et tidsrom på flere timer eller til og med flere dager 8. En vanlig metode for montering av sebrafisk er å bygge inn den bedøvet levende embryo i lavt smeltepunkt agarose (0,8-1,5%), begrense bevegelsen 9-11. Mens bevegelsen er begrenset vekst av prøven alltid forekommer, noe som resulterer i at cellene innenfor synsfeltet skiftende stilling. For å følge bevegelsen av cellene i løpet av embryoet er det nødvendig først å korrigere for bevegelsen av hele prøven. Denne protokollen ble utviklet med sebrafisk eksemplarer, og har vært benyttet til bilde somitt utvikling 12, men kan brukes på alle 4D confocal datasett.

<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 generasjonen av fire-dimensjonale (4D) confocal datasett; bestående av 3D-bildesekvenser over tid; gir en utmerket metode for å fange cellulære atferd som er involvert i utviklingsprosesser. Evnen til å spore og følge cellebevegelser begrenses av eksempel bevegelser som oppstår på grunn av drift av prøven eller, i noen tilfeller, vekst under bildeopptak. Sporing celler i datasett rammet av drift og / eller vekst vil innlemme disse bevegelsene inn i noen analyse av celle posisjon. Dette kan føre til at den tilsynelatende bevegelse av statiske strukturer i prøven. Derfor før celle sporing, bør noen prøve drift bli rettet. Bruk av åpen kildekode Fiji distribusjon en av ImageJ 2,3 og innlemmet loci verktøy 4, utviklet vi riktig 3D drift plug-in for å fjerne feilaktige prøve bevegelse i confocal datasett. Denne protokollen effektivt kompenserer for prøveoversettelse eller endringer i fokus posammensetningen ved å utnytte fasekorrelasjons å registrere hver gang-punktet i en fire-dimensjonale datasett confocal samtidig som evnen til å visualisere og måle celle bevegelser over lange tidsintervall eksperimenter.

I utviklingssebrafisk, raske muskelceller smelter sammen i multinucleated fibre fra 19 timer etter befruktning (20 - somitt scenen) 13. For å visualisere bevegelsen av kjerner og sammensmelting av muskelceller vi utført 4D konfokal time-lapse avbildning ved hjelp av et transgent stamme som uttrykker grønt fluorescerende protein (GFP) under kontroll av den skjelett α-actin promoter for å merke alle muskelen cellene 14 og injisert RNA som koder for det røde fluorescerende protein mCherry merket...

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 Korreksjon Etter 4D Confocal Time-lapse Imaging

Time-lapse mikroskopi tillater visualisering av utviklingsprosesser. Vekst eller drift av prøvene under bildet oppkjøpet reduserer evnen til å nøyaktig følge og måle celle bevegelser under utvikling. Vi beskriver anvendelse av åpen bildebehandling for å korrigere for tredimensjonale prøve drift 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 Fluorescence Imaging of Arabidopsis rotvekst med Rapid manipulering av Root miljøet ved hjelp av 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

Prøvepreparering Strategier for massespektrometri Imaging av 3D-Cell Kultur Modeller

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 Innledning

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 hjelp av en nær-infrarødt Photoimmunotherapy Technique

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 matriser via kvantitative AC Confocal refleksjon 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

Avanserte 3D levermodeller for in vitro gentoksisitetstesting etter 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 av biologisk støy i Escherichia Coli ved bruk av mikroskopi for tidsforløp

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 av okulære legemiddelleveringssystemer ved hjelp av fiberoptisk konfomisk lasermikroendoskopi

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