2014 Fiscal Year Annual Research Report
微少動物脳画像４次元解析のためのレジストレーション
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25540130
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
橋本 浩一 東北大学, 情報科学研究科, 教授 (80228410)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 生体情報 / ビジュアルサーボ / 位相限定法 / ３次元画像 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ショウジョウバエの匂い記憶学習の解析は長い歴史を持つが、近年の蛍光プローブ作成技術の進歩によって神経回路1細胞レベルの解析が可能になりつつある。本研究の目的は、2光子励起顕微鏡により取得した蛍光画像を4次元解析するための画像処理手法を確立することにある。
生きた個体を完全に固定することは困難であるから、観察対象を画像処理により静止化する必要がある。また、蛍光プローブは明るさがダイナミックに変化するので、静止化する画像パターンもダイナミックに変化する。十分にフレームレートの高い撮像が可能であれば、時間にともなうパターンの変化は小さいので静止化は容易であるが、顕微鏡の原理からスキャン速度と解像度のトレードオフがある。
このような画像に対し、神経繊維が同定できる程度に精密に3 次元スタックをアライメントすること、生物の位置・姿勢変動を推定すること、時系列で神経活動をトレースすることはきわめて挑戦的である。つまり、本課題は、生物学が直面している「大量のデータは取得できるが処理できない」典型的な問題であり、成果の波及効果は大きい。
最も大きな課題は、生きた個体であるがためにサンプルが動くことにある。つまり、Z面のスキャン像をアライメントして、神経細胞をトレースできる程度の高画質な3次元像を構築し、ひとつひとつの神経細胞を時間を追って、活動解析することが目的である。
平成26年度は、「位相限定相関法（フーリエ変換によりテクスチャ輝度をわざと捨てて位相情報のみを利用する方法）」によるスライス画像の位置合わせに加えて、蛍光画像のスタックに取り組んだ。蛍光画像は明るさが確率的に変動するので、位相情報の利用はスタックにも有用である。3次元スタックを精密にアライメントし、3次元像の時間変化を計測することに成功し、論文として発表した。
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Research Products
(2 results)
