Name: dissection, microct scanning and morphometric analyses of the baculum
Uploaded: 2017-03-19T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Dissection, MicroCT Scanning and Morphometric Analyses of the Baculum at JoVE.com

Tim Daley og Andrew Smith forudsat mange nyttige beregningsmæssige drøftelser under de tidlige dage; Tim Daley skrev programmet rotate_translate_cylindrical nødvendige for protokol 5. Computational ressourcer blev leveret af High Performance Computing Cluster ved University of Southern California. Dette arbejde blev støttet af NIH tilskud # GM098536 (MDD).

Alle procedurer og personale blev godkendt af University of Southern California Institute for Animal Care og brug Udvalg (IACUC), protokol # 11394. 1. Baculum Dissektion og klargøring <ol><li> Afliv en kønsmoden hanmus via kuldioxid overeksponering, i henhold til protokoller, der er fremsat af den relevante Institutional Animal Care og brug Udvalg (IACUC). </li><li> Læg dyret i liggende stilling, og forhale penis ved at anvende pres med tommelfingrene lateralt for forhudskirtlen åbning...

<ol>
	<li>Slice, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geometrics+morphometrics.">Geometrics morphometrics.</a> Annu. Rev. Anthropol. 36, 261-281 (2007).</li><li>Slice, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Modern morphometrics in physical anthropology. 6, (2005).</li><li>Zelditch, M. L., Swiderski, D. L., Sheets, H. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Geometric morphometrics for biologists: a primer. , (2012).</li><li>Bookstein, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Morphometric tools for landmark data: geometry and biology. , (1991).</li><li>Rohlf, F. J., Marcus, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Revolution+in+Morphometrics.">A Revolution in Morphometrics.</a> Trends. Ecol. Evol. 8 (4), 129-132 (1993).</li><li>Zelditch, M. L., Swiderski, D. L., Sheets, H. D., Fink, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Geometric morphometrics for biologists: a primer. , (2004).</li><li>Rohlf, F. J., Slice, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extensions+of+the+Procrustes+method+for+the+optimal+superimposition+of+landmarks.">Extensions of the Procrustes method for the optimal superimposition of landmarks.</a> Syst. Zool. 39 (1), 40-59 (1990).</li><li>Gunz, P., Mitteroecker, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semilandmarks:+a+method+for+quantifying+curves+and+surfaces.">Semilandmarks: a method for quantifying curves and surfaces.</a> Hystrix. 24 (1), 103-109 (2013).</li><li>Gunz, P., Ramsier, M., Kuhrig, M., Hublin, J. J., Spoor, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mammalian+bony+labyrinth+reconsidered,+introducing+a+comprehensive+geometric+morphometric+approach.">The mammalian bony labyrinth reconsidered, introducing a comprehensive geometric morphometric approach.</a> J. Anat. 220 (6), 529-543 (2012).</li><li>Mitteroecker, P., Gunz, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+geometric+morphometrics.">Advances in geometric morphometrics.</a> Evol. Biol. 36 (2), 235-247 (2009).</li><li>Bookstein, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Landmark+methods+for+forms+without+landmarks:+morphometrics+of+group+differences+in+outline+shape.">Landmark methods for forms without landmarks: morphometrics of group differences in outline shape.</a> Med. Im. Anal. 1 (3), 225-243 (1997).</li><li>Gunz, P., Mitteroecker, P., Bookstein, F., Slice, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Modern morphometrics in physical anthropology. , 73-98 (2005).</li><li>Oxnard, C., O'Higgins, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biology+Clearly+Needs+Morphometrics.+Does+Morphometrics+Need+Biology?.">Biology Clearly Needs Morphometrics. Does Morphometrics Need Biology?.</a> Biological Theory. 4 (1), 84-97 (2009).</li><li>Schultz, N. G., 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=The+genetic+basis+of+baculum+size+and+shape+variation+in+mice.">The genetic basis of baculum size and shape variation in mice.</a> G3. 6 (5), 1141-1151 (2016).</li><li>Schultz, N. G., Lough-Stevens, M., Abreu, E., Orr, T. J., Dean, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+baculum+was+gained+and+lost+multiple+times+during+mammalian+evolution.">The baculum was gained and lost multiple times during mammalian evolution.</a> Integr Comp Biol. 56 (4), 644-656 (2016).</li><li>Dines, J. P., 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=Sexual+selection+targets+cetacean+pelvic+bones.">Sexual selection targets cetacean pelvic bones.</a> Evolution. 68 (11), 3296-3306 (2014).</li><li>Adams, D. C., Ot&#225;rola-Castillo, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=geomorph:+an+R+package+for+the+collection+and+analysis+of+geometric+morphometric+shape+data.">geomorph: an R package for the collection and analysis of geometric morphometric shape data.</a> Methods Ecol. Evol. 4 (4), 393-399 (2013).</li></ol>

De kritiske trin i ovennævnte protokol er 1) dissekere Bacula, 2) at indsamle microCT billeder, 3) at omdanne microCT output til en flad fil af xyz koordinater, 4) segmentering ud hver prøve pointe sky, 5) at omdanne hver prøve til et standardiseret koordinatsystem, og 6), der definerer semi-landmærker. Disse trin let modificeres til at rumme forskellige objekter. Disse fremgangsmåder kan sandsynligvis anvendes på ethvert objekt, der er i det væsentlige &quot;stang-formet&quot;, eller...

Feltet af morphometrics omfatter en mangfoldighed af metoder til at kvantificere størrelsen og formen af den biologiske form et afgørende skridt i videnskabelig undersøgelse 1, 2, 3, 4, 5, 6. Traditionelt den statistiske analyse af størrelse og form begynder ved at identificere vartegn på en biologisk struktur, og derefter måle lineære afstande, vinkler og forhold, som kunne analyseres i en multivariat rammer. Landmark-baserede Geometric Morphometrics er en tilgang, der bevarer den rumlige placering af vartegn, bevare geometriske informationer fra dataindsamling gennem analyser og visualisering 5. Generaliseret Procrustes Analysis (GPA) kan anvendes til at fjerne variation i placeringen, skala, og rotation af lokaliteter til frembringelse en orientering mellem enheder, minimizes deres kvadrerede forskelle - hvad der er tilbage, er formen forskellighed 7. Et vigtigt begreb enhver morfometriske analyse er homologi, eller tanken om, at man pålideligt kan identificere vartegn repræsenterer biologisk meningsfulde og diskrete funktioner, der svarer mellem prøver eller strukturer. For eksempel, menneskelige kranier har homologe processer, foramina, suturer, og kanaler, der kan aktivere morfometriske analyser. Desværre, identifikation af tilsvarende landmærker er vanskeligt på tværs af mange biologiske strukturer, især dem med glatte overflader eller kurver 8, 9, 10. Vi nærmer os dette problem under brug af beregningsmæssige geometri. Den overordnede arbejdsgang er at generere en tredimensional skanning af det objekt, der kan repræsenteres som en sky af punkter, og derefter rotere og omdanne dette punkt sky således at alle specimens er orienteret om en fælles koordinatsystem. Så vi matematisk definerer semi-vartegn fra specifikke regioner af objektet. Diskrete semi-vartegn placeret på sådanne områder er biologisk vilkårlige 11. Gennemførelse GPA og efterfølgende statistiske analyser kan producere uønskede artefakter 8, 12 fordi vilkårligt placeret vartegn måske ikke biologisk homologe. Derfor tillader vi disse semi-lokaliteter til matematisk &quot;slide&quot;. Denne procedure minimerer potentielle forskel mellem strukturer. Som argumenteret andetsteds glidende algoritme, der anvendes her, er hensigtsmæssigt at kvantificere lignende anatomiske regioner mangler let identificeres tilsvarende vartegn 3, 6, 8, 10, 11, 12. Disse metoder har deres limitations 13, men skal kunne tilpasses til objekter med forskellig størrelse og form. Her vil vi illustrere, hvordan denne metode blev anvendt i en nylig undersøgelse af musen baculum 14, en knogle i penis, der er blevet opnået, og mistede flere uafhængige gange i løbet af pattedyr evolution 15. Vi diskuterer dissektion og fremstilling af en specifik knogle, den baculum (protokol 1), generering af microCT billeder (protokol 2), og omdannelsen af ​​disse billeder til et format, der gør det muligt for alle downstream beregningsmæssige geometri (Protokollerne 3 og 4). Efter disse trin, er hver prøve repræsenteret ved ~ 100K xyz koordinater. Vi går derefter gennem en række transformationer, der effektivt tilpasse alle enheder i en fælles indstilling (Protokol 5), bestemmes semi-vartegn fra afstemt prøver (Protokol 6). Protokoller 1-4 bør svare uanset den analyserede objekt. Protokol 5 og protokol 6 er specifikt designet til en baculum, men det er vores håb, at ved detaljering disse trin, kan efterforskerne forestille ændringer, der ville være relevante for deres objekt af interesse. For eksempel blev modifikationer af disse metoder anvendes til at studere hval bækken knogler og ribbenene 16.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="743">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:211px;">Dissecting scissors</td>
			<td style="width:287px;">VWR</td>
			<td style="width:79px;">470106-338</td>
			<td style="width:167px;">Most sizes should work</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:211px;">Dissecting Forceps, Fine Tip, Curved</td>
			<td style="width:287px;">VWR</td>
			<td style="width:79px;">82027-406</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:211px;">1.7 mL microcentrifuge tube</td>
			<td style="width:287px;">VWR</td>
			<td style="width:79px;">87003-294</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:211px;">Absolute Ethanol</td>
			<td style="width:287px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:79px;">CAS 64-17-5</td>
			<td>To be diluted to 70% for dissections</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:211px;">Floral Foam</td>
			<td style="width:287px;">Wholesale Floral</td>
			<td style="width:79px;">6002-48-07</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">uCT50 scanner&#160;</td>
			<td colspan="2">Scanco Medical AG, Bruttisellen, Switzerland</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

dissection, microct scanning and morphometric analyses of the baculum

Moderne morphometrics giver effektive metoder til at kvantificere variation størrelse og form. Et grundlæggende krav er en liste over koordinater, der definerer vartegn; dog sådanne koordinater skal repræsentere homologe strukturer på tværs prøver. Mens mange biologiske objekter består af let identificerede vartegn for at tilfredsstille antagelsen om homologi, mange mangler sådanne strukturer. En mulig løsning er at matematisk sted semi-vartegn på et objekt, der repræsenterer den samme morfologiske region tværs prøver. Her vil vi illustrere en nylig udviklet rørledning til matematisk definere semi-vartegn fra muse baculum (penis knogle). Vores metoder bør gælde for en bred vifte af genstande.

XYZ koordinater for semi-vartegn produceret i protokol 6 kan importeres direkte ind i enhver milepæl-baserede geometriske morphometrics analyse 17. Den beregningsmæssige rørledning ovenfor, er blevet anvendt til at studere muse Bacula 14, samt hval bækken og ribbenene 16. Flere detaljer om den beregningsmæssige definition af semi-vartegn præsenteres her, i et forsøg på at hjælpe forskere visualisere skridt, ...

Watch this Scientific Journal Video about Dissection, MicroCT Scanning and Morphometric Analyses of the Baculum at JoVE.com

Dissection, MicroCT Scanning and Morphometric Analyses of the Baculum

Mange biologiske strukturer mangler let definerbare vartegn, hvilket gør det vanskeligt at anvende moderne morfometriske metoder. Her illustrerer vi metoder til at studere muse baculum (en knogle i penis), herunder dissektion og microCT scanning efterfulgt af beregningsmæssige metoder til at definere semi-landmærker, der bruges til at kvantificere størrelse og form variation.

Dissektion MicroCT Scanning og morfometrisk Analyser af Baculum

Modern morphometrics provides powerful methods to quantify size and shape variation. A basic requirement is a list of coordinates that define landmarks; ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Specimen Preparation, Imaging, and Analysis Protocols for Knife-edge Scanning Microscopy

Prøvepræparation, Imaging, og Analyse protokoller for knivsæg Scanning Mikroskopi

Major advances in high-throughput, high-resolution, 3D microscopy techniques have enabled the acquisition of large volumes of neuroanatomical data at ...

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 ...

Evaluation of Biomaterials for Bladder Augmentation using Cystometric Analyses in Various Rodent Models

Evaluering af Biomaterials for blære Augmentation anvendelse Cytometriske Analyser i forskellige gnavermodeller

Renal function and continence of urine are critically dependent on the proper function of the urinary bladder, which stores urine at low pressure and ...

Aplysia Ganglia Preparation for Electrophysiological and Molecular Analyses of Single Neurons

Aplysia Ganglia Preparation for Electrophysiological and Molecular Analyses of Single Neurons

Aplysia Ganglia Forberedelse til elektrofysiologiske og molekylære analyser af enkeltneuroner

A major challenge in neurobiology is to understand the molecular underpinnings of neural circuitry that govern a specific behavior. Once the specific ...

Large-area Scanning Probe Nanolithography Facilitated by Automated Alignment and Its Application to Substrate Fabrication for Cell Culture Studies

Store område Scanning Probe Nanolithography lettes ved automatisk justering og dens anvendelse til substrat Fabrication for celle kultur studier

Scanning probe microscopy has enabled the creation of a variety of methods for the constructive (&#39;additive&#39;) top-down fabrication of ...

Automated Slide Scanning and Segmentation in Fluorescently-labeled Tissues Using a Widefield High-content Analysis System

Automatiseret dias Scanning og segmentering i Fluorescently mærket væv ved hjælp af en Widefield høj-indhold analysesystem

Automated slide scanning and segmentation of fluorescently-labeled tissues is the most efficient way to analyze whole slides or large tissue sections. ...

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy (oSLO) and Optical Coherence Tomography (OCT)

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy oSLO and Optical Coherence Tomography OCT

Multimodal volumetriske Retinal Imaging af skrå Scanning Laser oftalmoskopi (oSLO) og optisk kohærens tomografi (OCT)

While fluorescence imaging is widely used in ophthalmology, a large field of view (FOV) three-dimensional (3D) fluorescence retinal image is still a big ...

Morphometric Protocol for the Objective Assessment of Blastocyst Behavior During Vitrification and Warming Steps

Morfometrisk protokol for en objektiv vurdering af Blastocyst adfærd under vitrifikation og opvarmning trin

This article describes the noninvasive method of blastocyst morphometry based on time-lapse microphotography for the accurate monitoring of a ...

Evaluation of Photosynthetic Behaviors by Simultaneous Measurements of Leaf Reflectance and Chlorophyll Fluorescence Analyses

Evaluering af fotosyntetiske adfærd ved samtidige målinger af blad reflektans og chlorophyll fluorescens analyser

Chlorophyll a fluorescence analysis is widely used to measure photosynthetic behaviors in intact plants, and has resulted in the development of many ...

Near Simultaneous Laser Scanning Confocal and Atomic Force Microscopy (Conpokal) on Live Cells

Near Simultaneous Laser Scanning Confocal and Atomic Force Microscopy Conpokal on Live Cells

I nærheden af samtidig laserscanning konfokale og atomic force mikroskopi (Conpokal) på levende celler

Techniques available for micro- and nano-scale mechanical characterization have exploded in the last few decades. From further development of the scanning ...