- Tárgyak
- Összegzés
- Bevezetés
- Eredmények
- Vita
- Mód
- minta előkészítése
- A labor beállítása
- Adatfeldolgozás (labor beállítás)
- ID19 konfiguráció (ESRF)
- Adatfeldolgozás (ID19)
- Kiegészítő információk
- PDF fájlok
- Kiegészítő információk
- Videók
- 1. kiegészítő videó
- 2. kiegészítő videó
- Hozzászólások
Tárgyak
Összegzés
Bevezetés
Itt bemutatjuk a terjedés-alapú fáziskontraszt-tomográfiát egy folyékony fémsugár 20 laboratóriumi forrás, műszerezés, minta-előkészítés és rekonstrukciós algoritmus optimalizált kombinációjában, nagy mennyiségű egér agyszövet képalkotására. Megmutathatjuk, hogy a rekonstruált térfogaton belül nagy kontraszt érhető el jelölés nélkül, és hogy egy érdekes régióban (ROI) az egyes neuronok vizualizálhatók. Ez hozzáférést biztosít az agy érintetlen 3D cytoarchitektúrájához.
Új mintakészítési technikánkban a szövetet etanolban végzett dehidratálás után xilolba helyezzük, hasonlóan a paraffinba ágyazás szokásos protokolljához. Döntő és új lépésként mellőzünk minden további inklúziós vagy kontrasztos eljárást, és a szerves oldószer elpárologtatása után megmérjük a mintát. A magas Z-tartalmú elemekkel való festéstől eltérően ez a technika, amelyet EOS-készítménynek (szerves oldószer elpárologtatása) nevezünk, lényegesen csökkenti a felszívódást a víz és a lipidek eltávolítása miatt, miközben új kontrasztot generál a fehérjemátrix között.
A rekonstrukció a tomográfiai felvétel minden egyes szögéhez rögzített vetületi képek fázis-helyreállításával kezdődik. Azoknál a tárgyaknál, amelyek abszorpciója lassan változik, az objektum mögött kis z terjedési távolságban, az intenzitás eloszlása a 21 intenzitás transzportegyenlet hozzávetőleges alakjával fejezhető ki
ahol I 0, θ ( r ⊥) és ϕ θ ( r ⊥) jelölje az intenzitást és a fáziseloszlást közvetlenül a tárgy mögött, és
ahol az α γ-függő szabályozási paraméterrel helyettesítették. Megállapítottuk, hogy ez a rekonstrukciós megközelítés, amelyet Witte et al. és Bronnikov-asszisztált korrekció (BAC) 22 néven ismert, kiváló eredményeket kínál a jelenlegi foltos szövetek és az alkalmazott mikrofókuszos CT-konfiguráció esetében 23. Ezért a jelen munkában alapértelmezett algoritmusként használják (1d., E. Ábra). A fázis-helyreállítási algoritmusnak a tomográfiai vizsgálat minden vetületén történő alkalmazása után a 3D rekonstrukciót szűrt hátsó vetítéssel (kúpnyaláb) hajtják végre 24. Ne feledje, hogy a rekonstruált objektum kontrasztját effektív mennyiségnek kell tekinteni, egyrészt mivel mind az abszorpció, mind a fázis kölcsönhatás hozzájárul az értékéhez, másrészt mivel áramlási okokból a laboratóriumi CT általában szélessávú sugárzást alkalmaz, szemben a szinkrotron CT-vel.
Teljes méretű kép
Bemutatjuk a laboratóriumi beállítások képességeit a vad típusú egér agy különböző érdekes régióinak képalkotásával.
Eredmények
Kúpnyaláb és fordított geometria képalkotási módok kombinációja (nak nek) Az egér jobb agyféltekéjének térfogati ábrázolása kúpnyaláb-geometriában rögzítve. A szürke síkok jelzik a ( b, c ). (időszámításunk előtt) Koronális/vízszintes metszet a rekonstruált köteten. d) Rekonstruált koronaszelvény a hippokampusz régióból sejtfelbontás mellett, fordított geometriában rögzítve. A nagy felbontású mérés helyzetét a minta teljes térfogatához viszonyítva a ( b ). A tomográfiai rekonstrukció előtt az egyedi nézeteket 2-szeres faktorral vettük át. (és) 31 egymást követő szelet maximális intenzitású vetítése, 30 μm vastag szövettani metszetet utánozva. (F) A kérgi régió rekonstruált vízszintes szakasza. g) 31 vágás maximális intenzitású vetülete. Jól láthatóak a kiemelkedő kérgi tulajdonságok, mint például a hordómező. Méretarányok: ( b, c 500 μm, ( d - g ) 200 μm.
Teljes méretű kép
Az egér kisagyi vermis sejtszintjéig csökkenő térfogat (nak nek) Keresztmetszet a rekonstruált térfogaton, bemutatva a kisagyi vermis molekularétegét (ML), szemcsés rétegét (GL), fehérállományát (WM) és Purkinje sejtrétegét (PCL) a sejtfelbontásban. A tomográfiai rekonstrukció előtt az egyedi nézeteket 2-szeres faktorral vettük át. b) A kötet hosszmetszete elegendő kontrasztot mutat az axonkötegek fehérállományon belüli azonosításához. c) A minta térfogatának automatikus ábrázolása a térfogaton belüli szelettel, jelezve a cella szegmentálás helyét ( d ). d) A minta kis részének sejtszegmentálása. Mérlegsorok: 200 μm.
Teljes méretű kép
Összehasonlításképpen és összehasonlításképpen egy hasonló minta mérését is elvégeztük az ID19 gerenda vonalon az ESRF-en Grenoble-ban (S4. Kiegészítő ábra, S1. Táblázat és 2. videó). A rekonstruált térfogatok összehasonlítása azt sugallja, hogy a laboratóriumi beállítás alacsonyabb fényereje, valamint a hosszú expozíciós idő ellenére összehasonlítható minőségűek és felbontásúak, mindkettő mm-es térfogatban mutatja a sejtek részleteit.
Vita
A virtuális 3D szövettan ezen új formája elkerüli a klasszikus szövettan hátrányait, például az időigényes és invazív minta-előkészítést vagy a vágási eljárás miatti mechanikai torzulásokat, és virtuális szövettani metszeteket biztosít bármilyen kívánt irányban és vastagságban. Ami a legfontosabb, hogy a szerkezetelemzés 2D helyett 3D-ben is elvégezhető, amely lehetővé teszi az idegi kapcsolódási problémák kezelését és a kvantitatív geometriai elemzést.
A soros metszetek klasszikus szövettani festése továbbra is az agy szerkezetének elemzésének alapját képezi számos olyan tanulmányban, amely mutáns egerek fenotipizálásával vagy kísérletileg kiváltott kóros változásokkal jár az agyi betegségek rágcsálómodelljeiben. A 3D optikai technikákkal összehasonlítva megközelítésünk előnyöket kínál a nagy áteresztőképességű vizsgálatok szempontjából, mivel nem igényli a sejtek festését vagy jelölését, ami időigényes lépés a minta előkészítésében. Ezenkívül a jelenlegi protokollunkban szereplő viszonylag hosszú pásztázási idők korlátozó tényezője valószínűleg a jövőben túllépni fog, mivel jó jel/zaj arány már elérhető rövidebb expozíciós időkkel (lásd az S5. a folyadéksugaras anód technológia várhatóan jelentősen megnöveli a forrás fényerejét. Ezenkívül, ha rendelkezésre áll a sugáridő, a szinkrotronon kísérleteket lehet végezni, lehetővé téve a minták gyors képét, kissé nagyobb kontrasztú és felbontású.
Ne feledje, hogy a nagy felbontás és a kontraszt elérésének módja mind a szövetek előkészítése, mind az alapfizika tekintetében azt sugallja, hogy protokollok dolgozhatók ki a cyto és a rost 3D-s architektúrájának tanulmányozására az emberi agyban. A készítmény alacsony felszívódása nagyban megkönnyíti a nagy minták mérését.
A nagy felbontás és a laboratóriumi forrásokkal való kontraszt elérésének lehetősége alkalmassá teszi módszerünket a biomedicinális vizsgálatok széles körére, amelyek nagyobb hozzáférhetőséget és teljesítményt igényelnek.
Mód
minta előkészítése
A protokoll kidolgozása során a CT-kísérletekhez nem használt agyakat néha több hétig etanolban tárolták. Nem észleltünk semmilyen változást a szárítási viselkedésben vagy a makroszkopikus morfológiában. Ezen agyak egy részét rehidrálták (S6. Kiegészítő ábra). A rehidratálási idő függ a különböző oldatok és száraz állapotú tárolási időktől. Ezt nem szisztematikusan tesztelték.
Nem észleltek változást a bruttó vagy a kontrasztos megjelenésben, amikor az egész agyat megszárították az agy kisebb részeihez képest. A CT-objektumtartókra történő felszerelésre alkalmas kis mintaméretek elkészítése könnyebb volt, amikor a mintákat szárítás előtt készítették el. Megjegyezzük azt is, hogy a teljes eljárás nagy mintákra alkalmazható (pl. Egész egér test, mint a legnagyobb tesztelt minta). A xilol párolgása a szövet összehúzódását okozta, de nem változtatta meg az általános morfológiát (S6. Kiegészítő ábra).
A labor beállítása
A laboratóriumi általános beállítás vázlata az 1. ábrán látható. A folyékony fém sugárforrás (Excillum, Stockholm, Svédország) Galinstanból (68,5% Ga, 21,5% In és 10% Sn) áll, a jellemző fotonenergia 9,25 keV (Ga-K α). A kísérletekhez 40 kV-os csőfeszültségen működtettük, és az elektronokat 10 × 40 µm 2 méretre fókuszáltuk, ennek eredményeként hozzávetőlegesen 10 × 10 µm 2 fókuszpont-méretet kaptunk. A mintát három transzlációs tengellyel és egy forgótengellyel rendelkező mintatoronyba helyezzük a tomográfiai mérésekhez. Ezenkívül a gerendára párhuzamosan és merőlegesen két transzláció lehetővé teszi a forgástengely pozícionálását az optikai tengelyhez képest. A dőlésszög és a forgástengely nulla helyzetének összehangolása érdekében az érzékelőt egy emelvényre helyezzük, az optikai tengelyre merőlegesen két átfordítással.
Fordított geometriában az XSight szcintillátor alapú kamerát (Rigaku, Tokió, Japán) vezették be a beállításba. Ez egy vékony egykristályos szcintillátorból, egy tízszeres nagyítási objektívből és egy 2504 × 3326 pixeles CCD-chipből áll, amelynek képpontmérete 0,54 µm. A kúpnyaláb-geometriai kísérletekhez egy lapos panelű CMOS detektort telepítettek GdOS: Tb szcintillációs képernyővel (PerkinElmer, Waltham, USA). 1536 × 1944 pixelből áll, 74,8 μm pixelmérettel. A mérések geometriai és kísérleti paramétereit a kiegészítő fül tartalmazza. S2
Adatfeldolgozás (labor beállítás)
A fázis-helyreállítást a BAC algoritmussal hajtottuk végre az összes rögzített vetületre az S2 kiegészítő táblázatban felsorolt paraméterek felhasználásával. A 3D térfogatrekonstrukció előtt egy wavelet alapú gyűrűkivonási algoritmust alkalmaztunk a szinogramokon 29. A 3D térfogatrekonstrukciót az UltraFast ConeBeam Reconstruction Software (Bronnikov algoritmusok, Arnhem, Hollandia) segítségével szereztük be. Az adatok vizualizálását az Avizo-val (FEI Visualization Sciences Group, Burlington, USA) végeztük. A rózsaszín színkódot úgy választottuk meg, hogy a virtuális metszetek hasonlítsanak a hematoxilinnal és eozinnal festett szövettani metszetekre (H&E festés). Az egyes purkinje sejtek szegmentálását manuálisan végeztük az adatkészlet egy kis részén, míg egy félautomata megközelítést alkalmaztunk a molekulák és a szemcsék rétegében lévő sejtek jelölésére. Itt a cellákat egy küszöbalapú ecset eszközzel jelöltük meg, amely a felhasználó által kézzel kiválasztott régión belül csak szürke értékű pixeleket jelöl meg egy bizonyos tartományon belül.
ID19 konfiguráció (ESRF)
A kísérleteket ID19 sugárvonalon (ESRF, Grenoble, Franciaország) végeztük, párhuzamos sugárgeometriával. A mintát a hullámzó mögött kb. 145 m-rel helyezzük el egy három torony és egy forgástengelyű mintatoronyban, míg a forgástengely helyzete két további fordítással állítható be. A beállítás energiája változó, és ehhez a kísérlethez 18,685 keV-t választunk, fluxusával
Adatfeldolgozás (ID19)
- Étel és agy - El Pilón - Inirida News
- Kontrasztos fürdők
- 15 olyan Omega 3 étel, amely elősegíti a baba agyának fejlődését, és amelyek szintén jók
- TÁPLÁLJ VAGY REPÜLJ AZ AJ sejteit, amelyek azt mondják nekünk, mikor együnk és mikor meneküljünk; SOCHOB
- A végső szakasz feloldódásának öt fázisa és a teendő - az élet vége