定量研究尼氏染色鼠腦內(nèi)細胞數(shù)量的方法初探.pdf

1、大腦是機體最復(fù)雜和最重要的器官，機體各項生命活動的正常運行離不開大腦的調(diào)配和分析。腦基本功能和工作機制依賴于內(nèi)部細胞的協(xié)同作用，腦疾病地發(fā)生經(jīng)常伴隨著細胞構(gòu)筑改變和細胞數(shù)量的變化，因此定量研究大腦內(nèi)細胞數(shù)量分布和構(gòu)筑狀況是理解大腦功能和工作模式的基礎(chǔ)。
　　快速發(fā)展的神經(jīng)細胞標記技術(shù)和顯微成像技術(shù)，為定量研究細胞數(shù)量奠定了基礎(chǔ)。在神經(jīng)細胞標記領(lǐng)域，堿性染料硫堇和焦油紫可以著色細胞內(nèi)部的尼氏小體，實現(xiàn)小鼠全腦組織細胞地標記。在神經(jīng)成

2、像技術(shù)方面，顯微光學(xué)切片斷層成像系統(tǒng)能連續(xù)獲取尼氏染色小鼠全腦細胞構(gòu)筑圖像數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)總量達到TB量級。尼氏染色小鼠全腦圖像中細胞數(shù)量非常龐大，難以依靠人工識別的方式進行計數(shù)，需要發(fā)展全自動的細胞檢測方法，可以極大程度地節(jié)省時間和人力。
　　為準確計數(shù)顯微光學(xué)切片斷層成像系統(tǒng)獲取的尼氏染色鼠腦圖像中的細胞數(shù)量，本文依據(jù)細胞灰度分布、形態(tài)和尺度等信息，在灰度線性變換后，使用最小均方誤差準則計算門限閾值，執(zhí)行圖像二值化，分析連通區(qū)域特

3、征參數(shù)，去除錯誤識別區(qū)域，填充細胞內(nèi)部空洞，保證二值圖像中細胞形態(tài)完整。檢測多尺度拉普拉斯高斯濾波器輸出響應(yīng)的局部極大值，作為區(qū)域分割的種子點。局部極大值聚類歸并鄰域內(nèi)灰度相似的體素區(qū)域，粗略定位細胞輪廓邊界線。在基于α膨脹方法，構(gòu)建優(yōu)化準則，增強聚集粘連細胞間的邊界線，生成分割平面，實現(xiàn)三維細胞分割。濾除細胞碎片，融合中心點距離過近的細胞，消除過度分割負效應(yīng)。此外，本文還建立了一種在三維空間，交互式標記細胞中心點的方法，標記結(jié)果用標準

4、swc文件輸出?；诮换ナ綐擞浄椒ㄝ敵龅募毎行狞c位置信息，以尼氏染色小鼠腦數(shù)據(jù)為測試樣本，評價三維自動細胞檢測方法的質(zhì)量和性能，檢測率為85.7％，精確率為91.2％，在單線程模式下，每處理1GB三維圖像數(shù)據(jù)，大約需要7.8小時。依據(jù)小鼠腦立體定位圖譜，定位前額葉、杏仁核和運動皮層的區(qū)域位置，并定量研究目標腦區(qū)內(nèi)的細胞數(shù)量和密度分布狀況。結(jié)果表明，在小鼠前額葉區(qū)域，細胞平均密度為1.286×105mm-3，杏仁核區(qū)域細胞平均密度為1.