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 en Andrew Smith verstrekt veel nuttige computationele discussies tijdens de eerste dagen; Tim Daley schreef het programma rotate_translate_cylindrical die nodig zijn voor Protocol 5. Computational middelen werden door de High Performance Computing Cluster aan de Universiteit van Zuid-Californië. Dit werk werd ondersteund door NIH-subsidie ​​# GM098536 (MDD).

Alle procedures en personeel werd goedgekeurd door de University of Southern California Institute for Animal Care en gebruik Comite (IACUC), protocol # 11394. 1. Baculum Dissection en voorbereiding <ol><li> Euthanaseren een geslachtsrijpe mannelijke muis via koolstofdioxide overmatige blootstelling, volgens de protocollen uiteengezet door de relevante Institutional Animal Care en gebruik Comite (IACUC). </li><li> Leg het dier in rugligging, en rekken de penis door het toepassen van druk me...

<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 kritische stappen in het bovenstaande protocol zijn: 1) het ontleden van de bacula, 2) het verzamelen van de microCT beelden, 3) het omzetten van de microCT uitvoer naar een plat bestand van xyz coördinaten, 4) het segmenteren uit elk monster&#39;s puntenwolk, 5) het transformeren van elk monster aan een gestandaardiseerd assenstelsel, en 6) die semi-oriëntatiepunten. Deze stappen worden gemakkelijk aangepast om verschillende objecten tegemoet. Deze werkwijzen kunnen waarschijnlijk word...

Het gebied van morfometrie bevat diverse methoden om de grootte en vorm van de biologische vorm, een fundamentele stap in wetenschappelijk onderzoek 1, 2, 3, 4, 5, 6 kwantificeren. Traditioneel is de statistische analyse van de grootte en vorm begint door het identificeren oriëntatiepunten op een biologische structuur, en vervolgens meten van lineaire afstanden, hoeken en verhoudingen, die in een multivariate kader kunnen worden geanalyseerd. -Landmark gebaseerde Geometric Morfologie is een aanpak die de ruimtelijke positie van monumenten behouden, behoud van geometrische gegevens uit het verzamelen van gegevens door middel van analyse en visualisatie 5. Gegeneraliseerde Procrustes Analyse (GPA) kan worden toegepast om de variatie in de locatie, omvang, en de rotatie van bezienswaardigheden verwijderen om een ​​afstemming tussen specimens dat m producereninimizes hun kwadraat verschillen - wat overblijft is vorm verschil 7. Een belangrijk concept van elke morfometrische analyse homologie, of het idee dat men een betrouwbare oriëntatiepunten die biologisch zinvolle en discrete functies die overeenkomen tussen exemplaren of structuren kunnen identificeren. Bijvoorbeeld, menselijke schedels hebben homologe processen foramina, hechtingen, en leidingen die kunnen toelaten morfometrische analyses. Helaas, de identificatie van overeenkomstige plekken die moeilijk in veel biologische structuren, vooral die met gladde oppervlakken of bochten 8, 9, 10. We benaderen dit probleem hieronder met behulp van computationele geometrie. De algemene werkstroom is een driedimensionale scan van het object dat kan worden voorgesteld als een puntenwolk genereren en draai transformeren dat puntenwolk zodat alle specimens zijn gericht op een gemeenschappelijk coördinatensysteem. Toen we mathematisch definiëren semi-oriëntatiepunten van specifieke regio&#39;s van het object. Discrete semi-oriëntatiepunten geplaatst op deze regio&#39;s zijn biologisch arbitrair 11. Het uitvoeren van GPA en de daaropvolgende statistische analyses kan ongewenste artefacten produceren 8, 12 omdat willekeurig geplaatst oriëntatiepunten niet biologisch homoloog kan zijn. Daarom laten we deze semi-oriëntatiepunten om mathematisch &quot;slide&quot;. Deze procedure minimaliseert het potentiaalverschil tussen de structuren. Zoals elders voerden de schuivende algoritme hier gebruikt dient soortgelijke anatomische gebieden die niet gemakkelijk te kwantificeren die overeenkomt oriëntatiepunten 3, 6, 8, 10, 11, 12. Deze methoden hebben hun limitations 13, maar moet worden aangepast aan voorwerpen van verschillende grootte en vorm. Hier tonen we hoe deze methode in een recente studie van de muis baculum 14 werd toegepast, een bot in de penis die is opgedaan en meerdere onafhankelijke keren verloren tijdens de evolutie van zoogdieren 15. We bespreken de dissectie en de voorbereiding van een specifiek bot, de baculum (Protocol 1), het genereren van microCT beelden (Protocol 2), en de omzetting van deze beelden naar een formaat dat alle downstream computationele geometrie maakt (Protocollen 3 en 4). Na deze stappen, wordt elk monster vertegenwoordigd door ~ 100K xyz-coördinaten. We dan lopen door een reeks van veranderingen die effectief alle exemplaren in een gemeenschappelijke oriëntatie (Protocol 5) af te stemmen, hier semi-oriëntatiepunten van uitgelijnde exemplaren (Protocol 6). Protocollen 1-4 moet ongeacht het object dat wordt onderzocht gelijk zijn. Protocol 5 en 6 Protocol zijn specifiek ontworpen voor een baculum, maar het is onze hoop dat door detaillering deze stappen, kunnen de onderzoekers voorstellen wijzigingen die relevant zijn voor hun doel van belang zou zijn. Zo werden modificaties van deze methoden toegepast op walvissen bekken en ribben 16 te bestuderen.

<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

Modern morfometrie biedt krachtige methoden om de grootte en vorm variatie kwantificeren. Een eerste vereiste is een lijst van coördinaten die mijlpalen te definiëren; maar dergelijke coördinaten moeten homologe structuren vertegenwoordigen in specimens. Hoewel veel biologische objecten bestaan ​​uit gemakkelijk te herkennen oriëntatiepunten tot de veronderstelling van homologie te voldoen, veel ontberen dergelijke structuren. Een mogelijke oplossing is om plaats semi-oriëntatiepunten mathematisch op een object dat dezelfde morfologische regio over exemplaren vertegenwoordigen. Hier illustreren we een recent ontwikkelde pijpleiding naar semi-oriëntatiepunten van de muis baculum (penis bot) mathematisch te definiëren. De methoden van toepassing worden op uiteenlopende voorwerpen.

De xyz coördinaten van het semi-oriëntatiepunten geproduceerd in Protocol 6 kunnen direct worden geïmporteerd in any-monument op basis geometrische morfometrie analyse 17. De computationele pijplijn hierboven is toegepast voor muis- bacula 14, en walvissen bekken en ribben 16 bestuderen. Meer details over de rekenkundige bepaling van semi-plaatsen worden hier voorgesteld in een poging om onderzoekers visualiseren ...

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

Vele biologische structuren ontbreken gemakkelijk definieerbare bezienswaardigheden, waardoor het moeilijk is om de moderne morfometrische methoden toe te passen. Hier tonen we methoden om de muis baculum (een bot in de penis), waaronder dissectie en microCT scannen, gevolgd door computationele werkwijzen semi-monumenten die worden gebruikt om de grootte en vorm kwantificeren variatie definiëren bestuderen.

Dissection, MicroCT Scanning en Morfometrische Analyses van de 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

Specimen Voorbereiding, Imaging, en Analyse Protocollen voor Knife-edge Scanning Microscopie

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

Video-rate Scanning confocale microscopie en 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

Evaluatie van biomaterialen voor Blaas Vergroting van het gebruik Cystometrische analyses in verschillende diermodellen

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 voorbereiding voor elektrofysiologische en moleculaire analyses van enkele neuronen

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

Grote terrein Scanning Probe Nanolithography vergemakkelijkt door automatische uitlijning en de toepassing ervan op substraat Fabrication voor cel Cultuurwetenschappen

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

Geautomatiseerde dia scannen en segmentatie in Fluorescently-geëtiketteerden weefsels met behulp van een analysesysteem Widefield High-inhoud

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

Multimodale volumetrische Retinal Imaging door schuine scannen Laser Ophthalmoscopy (oSLO) en optische coherentie tomografie (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

Morfometrische Protocol voor de objectieve beoordeling van de Blastocyst gedrag tijdens verglazing en opwarming van de aarde stappen

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

Evaluatie van fotosynthetisch gedrag door gelijktijdige metingen van blad reflectantie en Chlorofylfluorescentie analyses

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

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

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