WikiDer > Реконструкция нейронной цепи

Neural circuit reconstruction

Реконструкция нейронной цепи реконструкция детальной схемы нервная система (или часть нервной системы) животного. Иногда его называют ЭМ реконструкция поскольку основным используемым методом является электронный микроскоп (ЭМ).[1] Это поле является близким родственником разобрать механизм с целью понять, как это работает устройств, созданных человеком, и является частью области коннектомика, которое, в свою очередь, является подполем нейроанатомия.

Модельные системы

Некоторые из модельных систем, используемых для реконструкции схем: плодовая муха,[1] то мышь,[2] и нематода C. elegans.[3]

Базовые приготовления

Образец необходимо зафиксировать, окрасить и залить пластиком.[4]

Изображения

Образец можно нарезать тонкими ломтиками с микротом, затем изображение с использованием просвечивающая электронная микроскопия. В качестве альтернативы образец может быть отображен с помощью растровый электронный микроскоп, затем поверхность обработали сфокусированный ионный пучок, или обрезаны с помощью микротома в микроскопе. Затем образец повторно отображается, и процесс повторяется до тех пор, пока не будет обработан желаемый объем.[5]

Обработка изображений

Первый шаг - выровнять отдельные изображения в единый трехмерный объем.

Затем том аннотируется одним из двух основных способов. Первый вручную определяет скелеты каждого нейрит.[6] Второй метод использует программное обеспечение компьютерного зрения для определения вокселей, принадлежащих одному и тому же нейрону, которые затем корректируются в процессе корректура.[7]

Известные примеры

  • Коннектом C. elegans была плодотворной работой в этой области.[3] Эта схема была получена с большими усилиями с использованием вырезанных вручную секций и чисто ручного аннотирования на фотопленке. В течение многих лет это была единственная доступная реконструкция схемы.

Ограничения и будущая работа

Понимание работы реконструированных сетей в деталях также требует знания щелевые соединения (трудно увидеть с помощью существующих методов), идентичность нейротрансмиттеры а также местонахождение и личности рецепторы. Кроме того, нейромодуляторы может распространяться на большие расстояния и по-прежнему сильно влиять на функцию.[8] В настоящее время эти функции должны быть получены другими методами. Расширяющая микроскопия может предоставить альтернативный метод.

Рекомендации

  1. ^ а б Чкловский, Дмитрий Б; Виталадевуни, Шив; Схеффер, Луи К (2010). «Полуавтоматическая реконструкция нейронных цепей с помощью электронной микроскопии». Текущее мнение в нейробиологии. 20 (5): 667–75. Дои:10.1016 / j.conb.2010.08.002. PMID 20833533.
  2. ^ Bock, Davi D .; Ли, Вей-Чунг Аллен; Керлин, Аарон М .; Andermann, Mark L .; Худ, Грег; Ветцель, Артур В .; Юргенсон, Сергей; Суси, Эдвард Р .; и другие. (2011). «Сетевая анатомия и физиология in vivo зрительных корковых нейронов». Природа. 471 (7337): 177–82. Дои:10.1038 / природа09802. ЧВК 3095821. PMID 21390124.
  3. ^ а б Белый, Джон Дж .; Саутгейт, Эйлин; Nichol Thomson, J .; Бреннер, Сидней (1986). «Строение нервной системы нематоды Caenorhabditis elegans». Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 314 (1165): 1–340. Дои:10.1098 / рстб.1986.0056. PMID 22462104.
  4. ^ Хаят, М. Ариф (2000). Принципы и методы сканирующей электронной микроскопии. Биологические приложения, четвертое издание. Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521632874.
  5. ^ Бриггман, Кевин Л .; Дэви Д. Бок (2012). «Объемная электронная микроскопия для реконструкции нейронных цепей» (PDF). Текущее мнение в нейробиологии. 22 (1): 154–161. Дои:10.1016 / j.conb.2011.10.022. PMID 22119321.
  6. ^ Заальфельд, Стефан, Альберт Кардона, Фолькер Хартенштейн и Павел Томанчак (2009). «CATMAID: набор инструментов для совместной работы с огромными объемами графических данных». Биоинформатика. 25 (15): 1984–1986. Дои:10.1093 / биоинформатика / btp266. ЧВК 2712332. PMID 19376822.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  7. ^ Чкловский, Дмитрий Б., Шив Виталадевуни и Луис К. Шеффер. (2010). «Полуавтоматическая реконструкция нейронных цепей с помощью электронной микроскопии». Текущее мнение в нейробиологии. 20 (5): 667–675. Дои:10.1016 / j.conb.2010.08.002. PMID 20833533.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  8. ^ Баргманн, Корнелия И. (2012). «За пределами коннектома: как нейромодуляторы формируют нейронные цепи». BioEssays. 34 (6): 458–465. Дои:10.1002 / bies.201100185. PMID 22396302.