Skip to main content

Role of Mechanosensory Touch-Based Cues on Arborization of Neuronal Dendritic Trees

Article Category

Article available in the folowing languages:

Zmienność rozwoju sensorycznego zależna od motoryki

Nicienie Caenorhabditis elegans mają czuciowy układ nerwowy podobny do ludzkiego. Przy użyciu nowych metod komputerowego przetwarzania obrazu i technik modelowania sklasyfikowano genetykę i zachowanie związane ze zróżnicowaniem motoryki i rozwoju u pływających i pełzających nicieni.

Zdrowie

Tradycyjnie, klasyfikację różnych fenotypów ruchowych u C. elegans oparto o badanie mutacji i ręczne adnotacje. Podczas dzielenia obrazu na wiele segmentów powstaje zbiór obrazów cząstkowych, który można wykorzystać do trójwymiarowej rekonstrukcji algorytmicznej. Uczestnicy finansowanego przez UE projektu MECHANOSENSORYTREES (Role of mechanosensory touch-based cues on arborization of neuronal dendritic trees) stworzyli nowe protokoły i systemy do automatycznej analizy nagrań video poruszających się nicieni. Badanie wpływu wejściowych danych sensorycznych pochodzących z dotyku na rozwój czuciowych zakończeń nerwowych, czyli dendrytów, ma zastosowanie w wielu dziedzinach, w tym genetyce behawioralnej i neuronauce. System automatycznej segmentacji MECHANOSENSORYTREES, uzyskany przy wykorzystaniu modelu pól losowych Markowa, łączy natężenie, teksturę i synchronizację w celu dopracowania segmentacji. Naukowcy stworzyli również statystyczną metodę komputerowego przetwarzania obrazu do segmentacji struktur drzew dendrytycznych przy wykorzystaniu konfokalnej laserowej mikroskopii skaningowej. Wykazano, że system przewyższa tradycyjne metody segmentacji i dostarcza zarysu drzewa dendrytycznego, porównywalnego z innymi zaawansowanymi systemami. Stworzono również w pełni zautomatyzowaną metodę charakterystyki fenotypów C. elegans bez potrzeby definiowania specyficznych dla nicieni cech. Bazując na komputerowej transformacji cech przy zachowaniu skali, technika ta prezentuje na histogramie różne ruchy pełzających nicieni w porównaniu z mutantami. Algorytm z powodzeniem wykrywał różne szczepy i pokazywał klastry o oczekiwanym wzorcu bazując na pokrewieństwie genetycznym. Wyniki badań przedstawiono w kilku prestiżowych czasopismach, w tym Biophysical Journal, jak również podczas prezentacji na konferencjach. Uczestnicy projektu brali też udział w międzynarodowych sympozjach. Defekty rozwoju neuronalnego i funkcji mechanosensorycznych mogą występować w zespole Downa i autyzmie. Coraz więcej danych sugeruje, że zarówno czynniki środowiskowe, jak i genetyka różnicowania neuronalnego determinują ostateczną morfologię drzew dendrytycznych. Dokładniejsza wiedza na temat rozwoju czucia pozwoli opracować celowane strategie leczenia jego zaburzeń.

Słowa kluczowe

Caenorhabditis elegans, modelowanie, segmentacja automatyczna, drzewo dendrytyczne, leczenie celowane

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania