हमारा प्रोटोकॉल ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी तकनीकों की एक श्रृंखला का उपयोग करके कई प्रणालियों में गतिशीलता की मात्रा निर्धारित कर सकता है। हम इस बात पर प्रकाश डालते हैं कि यह विधि, विशेष रूप से, पुनर्गठित साइटोस्केलेटन नेटवर्क की गतिशीलता को चिह्नित करने में कैसे मदद कर सकती है। हमारे विभेदक गतिशील माइक्रोस्कोपी सॉफ्टवेयर पैकेज का उपयोग करने का मुख्य लाभ यह है कि यह अच्छी तरह से प्रलेखित है, इसमें कई उदाहरण विश्लेषण फाइलें हैं और विभिन्न प्रकार की गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए आसानी से अनुकूलित किया जा सकता है।
हमारे सॉफ़्टवेयर पैकेज का उपयोग न केवल पुनर्गठित साइटोस्केलेटन नेटवर्क में, बल्कि अन्य नरम और जैविक रूप से प्रासंगिक सामग्रियों में भी गतिशीलता को मापने के लिए किया जा सकता है। सूक्ष्म प्रबंधक जैसे माइक्रोस्कोप नियंत्रण सॉफ्टवेयर का उपयोग करके 1,000 से अधिक फ्रेम के छवि अनुक्रमों की जांच करने के लिए समय और लंबाई के तराजू के आधार पर। PyDDM कोड रिपॉजिटरी में प्रदान किए गए उदाहरण फ़ोल्डर के तहत, नामित पैरामीटर फ़ाइल की एक प्रतिलिपि बनाएँ, example_parameter_file.yml।
इस ईएमएल फ़ाइल को नोटपैड + जैसे टेक्स्ट एडिटर या जुपिटरलैब में टेक्स्ट एडिटर के साथ खोलें। कॉपी की गई ईएमएल फ़ाइल में, विश्लेषण किए जाने वाले छवि अनुक्रम के अनुरूप डेटा निर्देशिका और फ़ाइल नाम प्रदान करें। मेटाडेटा अनुभाग के तहत, पिक्सेल आकार और फ्रेम दर प्रदान करें।
विश्लेषण पैरामीटर अनुभाग के अंतर्गत, DDM मैट्रिक्स की गणना के लिए पैरामीटर का चयन करें, जैसे कि भिन्न अंतराल समय की संख्या और सबसे लंबा अंतराल समय। फिटिंग पैरामीटर अनुभाग में डीडीएम मैट्रिक्स या मध्यवर्ती बिखरने वाले फ़ंक्शन की फिटिंग पर विवरण प्रदान करें, जैसे मॉडल और मॉडल पैरामीटर का नाम, प्रारंभिक अनुमान, निचला बाउंड और ऊपरी बाउंड। DDM विश्लेषण करने के लिए पूर्ण फ़ाइल पथ के साथ EML फ़ाइल का नाम पास करके विश्लेषण पैरामीटर में मेटाडेटा प्रदान करके DDM विश्लेषण वर्ग की एक आवृत्ति प्रारंभ करें।
वैकल्पिक रूप से, मेटाडेटा और मापदंडों को पायथन शब्दकोश डेटा संरचना के रूप में पास करें। DDM मैट्रिक्स की गणना करने के लिए फ़ंक्शन चलाएँ। संबंधित चर और मेटाडेटा के साथ लौटाए गए डेटा का निरीक्षण करें, जो एक्सएरे पैकेज में डेटासेट के रूप में संग्रहीत हैं।
फिर, भूखंडों और आंकड़ों का निरीक्षण करें, जो पीडीएफ फ़ाइल और डेटा निर्देशिका के रूप में सहेजे जाते हैं। इन भूखंडों में से एक पृष्ठभूमि का अनुमान लगाने के तरीके के लिए डिफ़ॉल्ट विधि दिखाता है। यदि आवश्यक हो, तो उस विधि को बदलें जिसमें पृष्ठभूमि का अनुमान ईएमएल फ़ाइल में पैरामीटर पृष्ठभूमि विधि का उपयोग करके या फ़ंक्शन परिकलित डीडीएम मैट्रिक्स के लिए वैकल्पिक कीवर्ड तर्क के रूप में लगाया गया है।
छवि मेटाडेटा और फिटिंग पैरामीटर युक्त ईएमएल फ़ाइल का फ़ाइल नाम पास करके डीडीएम फ़िट क्लास की एक आवृत्ति प्रारंभ करें। फ़ंक्शन प्रिंट फिटिंग मॉडल निष्पादित करके उपलब्ध मॉडल को सूचीबद्ध करें। EML पैरामीटर फ़ाइल में उपयोग किए जाने वाले मॉडल को निर्दिष्ट करें या नाम से फ़ंक्शन पुनः लोड फ़िट मॉडल का उपयोग करके।
चुने हुए मॉडल में प्रत्येक पैरामीटर के लिए, फ़ंक्शन सेट पैरामीटर प्रारंभिक अनुमान और सेट पैरामीटर सीमा का उपयोग करके ईएमएल फ़ाइल में निर्दिष्ट मानों से अलग होने पर प्रारंभिक अनुमान और सीमा सेट करें। फ़ंक्शन फिट के साथ फिट निष्पादित करें। फ़ंक्शन फिट रिपोर्ट के साथ फिट मापदंडों की क्यू निर्भरता में फिट का निरीक्षण करने के लिए भूखंड उत्पन्न करें।
फिट के साथ चार क्यू मानों पर डीडीएम मैट्रिक्स या आईएसएफ दिखाने वाले दो बाय दो सबप्लॉट के साथ आंकड़े सहित आउटपुट की जांच करें। क्लास ब्राउज़ डीडीएम का उपयोग करें जो DDM मैट्रिक्स या ISF को सहभागी तरीके से सर्वोत्तम फ़िट के साथ प्लॉट करने के लिए जुपिटर नोटबुक वातावरण में फ़िट होता है। क्षय समय बनाम वेवनंबर प्लॉट में एक बिंदु पर क्लिक करने से डेटा और फिट दिखाई देगा।
एक ज़ैरे डेटासेट में सहेजे गए फिट के परिणामों की जांच करें और इस डेटा संरचना को डिस्क पर सहेजने के लिए फ़ंक्शन दो नेटसीडीएफ या पायथन के अंतर्निहित अचार मॉड्यूल का उपयोग करें। डीडीएम विश्लेषण एक विमेंटिन नेटवर्क में 0.6 माइक्रोन मोतियों की ब्राइटफील्ड छवि श्रृंखला पर किया गया था और एक सक्रिय एक्टिन-सूक्ष्मनलिका समग्र नेटवर्क से कंफोकल माइक्रोस्कोप छवियों को स्पेक्ट्रम रूप से अलग फ्लोरोसेंट लेबल के साथ किया गया था। मध्यवर्ती प्रकीर्णन कार्यों को विभिन्न तरंगसंख्याओं पर अंतराल समय के एक समारोह के रूप में प्लॉट किया गया था और 19 माइक्रोमोलर और 34 माइक्रोमोलर की विमेंटिन एकाग्रता के साथ एक नेटवर्क था।
शून्य से ऊपर के मान पर फ़ंक्शन का लंबा अंतराल समय पठार नॉनर्गोडिसिटी को इंगित करता है। क्षय समय ताऊ के एक समारोह के रूप में प्लॉट किया गया क्यू अलग-अलग विमेंटिन सांद्रता के साथ दो नेटवर्क के लिए उप-विसारक या सीमित गति को दिखाता है। 34 और 49 माइक्रोमोलर विमेंटिन के साथ नेटवर्क के लिए क्यू स्क्वायर के एक फ़ंक्शन के रूप में प्लॉट किए गए नॉनर्गोडिसिटी पैरामीटर सी से पता चला है कि सी का लॉग सीमित गति के लिए अपेक्षित क्यू स्क्वायर के आनुपातिक था।
औसत चौकोर विस्थापन बनाम अंतराल समय भूखंडों से पता चला है कि डीडीएम से निर्धारित मूल्य एकल कण ट्रैकिंग के माध्यम से पाए जाने वाले मूल्यों के साथ अच्छी तरह से सहमत हैं। अधिक केंद्रित नेटवर्क के लिए, लंबे अंतराल समय पर मूल्य पठार। एक सक्रिय एक्टिन-सूक्ष्मनलिका समग्र नेटवर्क के लिए डीडीएम मैट्रिक्स बनाम अंतराल समय से पता चला है कि एक विशेष क्यू मान के लिए डीडीएम मैट्रिक्स में कम अंतराल समय पर एक पठार था, फिर बड़े अंतराल समय पर आगे पठार में वृद्धि हुई।
डीडीएम मैट्रिक्स के लिए फिट से विशेषता क्षय समय ताऊ से पता चलता है कि ताऊ और क्यू के बीच संबंध बैलिस्टिक गति को इंगित करता है। इस पीवाईडीडीएम सॉफ्टवेयर पैकेज को विकसित करने के बाद, हमने सक्रिय साइटोस्केलेटन नेटवर्क और अन्य प्रणालियों के अनिसोट्रोपिक और समय-भिन्न गतिशीलता की जांच करने के लिए इसका उपयोग किया।