Utilize este identificador para referenciar este registo:
http://hdl.handle.net/10773/10584
Título: | Digital imaging processing tools for neuronal images |
Outros títulos: | Ferramentas de processamento digital de imagem para imagens neuronais |
Autor: | Gonçalves, Bruno Filipe Pimparel |
Orientador: | Silva, Augusto Marques Ferreira da Vieira, Sandra Isabel Moreira Pinto |
Palavras-chave: | Biomedicina Redes neuronais (Neurobiologia) Processamento digital de imagem Microscopia de fluorescência Análise de imagem |
Data de Defesa: | 2012 |
Editora: | Universidade de Aveiro |
Resumo: | Os neurónios são celulas especializadas do Sistema Nervoso, cujas funções
se baseiam na correta formação de três compartimentos subcelulares
primários – corpo celular, axónio e dendrites – e na rede neuronal que formam
para passar a informação entre si.
A análise quantitativa das características destas estruturas pode ser usada
para estudar a relação entre a morfologia e função neuronal, e monitorizar
alterações que ocorram em células individuais ou ao nível da rede, que se
possam correlacionar com doenças neurológicas.
Nesta tese foi efetuada uma pesquisa de ferramentas digitais disponíveis
dedicadas ao processamento e análise de imagens neuronais, com enfoque na
sua aplicabilidade para analisar as nossas bioimagens neuronais de
fluorescência adquiridas no dia-a-dia. Nos programas selecionados (NeuronJ,
NeurphologyJ e NeuriteQuant) foi primeiro avaliada a necessidade de preprocessamento,
e os programas foram subsequentemente utilizados em
conjuntos de imagens de culturas primárias de córtex de rato para comparar a
sua eficácia no processamento destas bioimagens. Os dados obtidos com os
vários programas foram comparados com a análise manual usando o ImageJ
como ferramenta de análise.
Os resultados demonstraram que o programa que aparenta funcionar melhor
com as nossas imagens de fluorescência é o NeuriteQuant, porque é
automático e dá resultados globalmente semelhantes aos da análise manual,
especialmente na avaliação do Comprimento das Neurites por célula. Uma das
desvantagens é que a quantificação da ramificação das neurites não dá
resultados satisfatórios e deve continuar a ser realizada manualmente.
Também realizamos uma pesquisa de ferramentas de processamento de
imagem dedicada a imagens de contraste de fase, mas poucos programas
foram encontrados. Estas imagens são mais fáceis de obter e mais acessíveis
economicamente, contudo são mais difíceis de analisar devido às suas
características intrínsecas.
Para contornar esta lacuna, estabeleceu-se e otimizou-se uma sequência de
processamento e análise para melhor extrair informação neuronal relevante de
imagens de contraste de fase utilizando o programa ImageJ.
A sequência desenvolvida, na forma de uma macro do ImageJ designada
NeuroNet, foi aplicada a imagens de contraste de fase de culturas neuronais
em diferentes dias de diferenciação, na presença ou ausência de um inibidor
farmacológico, com o objetivo de responder a uma questão científica.
A macro NeuroNet desenvolvida provou ser útil para analisar estas
bioimagens, existindo contudo espaço para ser aperfeiçoada. Neurons are specialized cells of the Nervous System, with their function being based on the formation of the three primary sub cellular compartments – soma, axons, and dendrites – and on the neuritic network they form to contact and pass information to each other. The quantitative analysis of the characteristics of these structures can be used to study the relation between neuronal morphology and function, and to monitor distortions occurring in individual cells or at the network level that may correlate with neurological diseases. In this thesis a survey of freely available digital tools dedicated to neuronal images processing and analysis was made with an interest in their applicability to analyse our routinely acquired neuronal fluorescent bioimages. The selected program´ (NeuronJ, NeurphologyJ and NeuriteQuant) preprocessing requirements were first evaluated, and the programs were subsequently applied to a set of images of rat cortical neuronal primary cultures in order to compare their effectiveness in bioimage processing. Data obtained with the various programs was compared to the manual analysis of the images using the ImageJ analysis tool. The result show that the program that seems to work better with our fluorescence images is NeuriteQuant, since it is automatic and gives overall results more similar to the manual analysis. This is particularly true for the evaluation of the Neurite Length per Cell. One of the drawbacks is that the quantification of neuritic ramification does not give satisfactory results and is better to be performed manually. We also performed a survey of digital image processing tools dedicated to phase contrast microphotographs, but very few programs were found. These images are easier to obtain and more affordable in economic terms, however they are harder to analyse due to their intrinsic characteristics. To surpass this gap we have established and optimized a sequence of steps to better extract relevant information of neuronal phase contrast images using ImageJ. The work-flow developed, in the form of an ImageJ macro named NeuroNet, was then used to answer a scientific question by applying it to phase contrast images of neuronal cultures at different differentiating days, in the presence or absence of a pharmacological inhibitor. The developed macro NeuroNet proved to be useful to analyse the images however there is still space to improvement. |
Descrição: | Mestrado em Biomedicina Molecular |
URI: | http://hdl.handle.net/10773/10584 |
Aparece nas coleções: | DCM - Dissertações de mestrado UA - Dissertações de mestrado |
Ficheiros deste registo:
Ficheiro | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
dissertação.pdf | 23.89 MB | Adobe PDF | Ver/Abrir |
Todos os registos no repositório estão protegidos por leis de copyright, com todos os direitos reservados.