發(fā)布時(shí)間：2020-03-24 05:11

【摘要】：大腦是自然界中已知的最復(fù)雜的生物系統(tǒng)。雖然投入了大量精力研究大腦,但人類依然對(duì)學(xué)習(xí)、意識(shí)與情感等高級(jí)功能的運(yùn)行機(jī)理知之甚少。這些知識(shí)的缺失導(dǎo)致目前大多數(shù)神經(jīng)疾病都缺乏有效的治療手段。所以人類亟需弄清大腦的運(yùn)行機(jī)理,而獲取大腦中神經(jīng)元的完整形態(tài)及神經(jīng)環(huán)路之間的相互連接關(guān)系,有助于理解大腦功能。目前,已有多種技術(shù)手段能夠獲取全腦范圍內(nèi)的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)信息及其連接信息。其中本實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的基于時(shí)間延時(shí)積分相機(jī)的熒光顯微切片成像系統(tǒng)(Time delay integration-fluorescence micro-optical sectioning tomography,TDI-fMOST)能夠高通量的獲取全腦范圍內(nèi)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)信息,包括神經(jīng)元長(zhǎng)程投射、樹突棘與軸突扣節(jié)等。該系統(tǒng)采集一個(gè)小鼠全腦精細(xì)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通常需要12天左右的時(shí)間,總數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量達(dá)到TB級(jí)。在當(dāng)前系統(tǒng)中,采集時(shí)間越長(zhǎng),出現(xiàn)圖像丟失故障問題與焦平面漂移問題的概率就越大;并且海量數(shù)據(jù)不利于采集過程中的圖像實(shí)時(shí)查看與后期處理。因此,解決這些問題是能否高效、完整地獲得高質(zhì)量成像數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。針對(duì)TDI-fMOST系統(tǒng)目前技術(shù)方案的不足,本研究使用MFC(Microsoft Foundation Classes)設(shè)計(jì)了一套軟件系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)的功能,解決了海量數(shù)據(jù)與采集時(shí)間長(zhǎng)引起的上述問題,并且可以兼容單色、多色TDI-fMOST系統(tǒng)。針對(duì)海量數(shù)據(jù)引起的問題,該軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)顯示縮略圖與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳的功能,可以快捷方便的查看圖像,并在采集過程中實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)上傳到集群服務(wù)器。針對(duì)采集時(shí)間長(zhǎng)引起的問題,軟件中采用自適應(yīng)修正成像范圍,使得系統(tǒng)以最小的采集范圍對(duì)鼠腦成像,極大的縮短采集時(shí)間;自動(dòng)處理圖像丟失故障的功能解決了長(zhǎng)時(shí)間成像過程中由于硬件系統(tǒng)偶發(fā)性不穩(wěn)定引起的圖像丟失故障;自動(dòng)對(duì)焦功能解決了長(zhǎng)時(shí)間成像過程中焦面漂移的現(xiàn)象,提高系統(tǒng)圖像數(shù)據(jù)的整體質(zhì)量。本軟件系統(tǒng)已在TDI-fMOST系統(tǒng)中使用超過一年的時(shí)間,取得了較好的效果。
【圖文】：

7圖 2.1 雙通道 TDI-fMOST 系統(tǒng)整體架構(gòu)Fig. 2.1 Architechture of dual-channel TDI-fMOSTTDI-fMOST 系統(tǒng)結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室研究的熒光蛋白的化學(xué)層析技術(shù)，軸向的分辨夠達(dá)到 1 μm�；瘜W(xué)層析技術(shù)可以只激活表面很薄的一層熒光信號(hào)，抑制樣本表下的背景信號(hào)。在成像過程中，樣本表面的組織被緩沖溶液激活，表面以下的組于未激活的狀態(tài)，當(dāng)激光聚焦到樣本表面時(shí)，只會(huì)激發(fā)被激活的樣本組織，故化析結(jié)合金剛石刀的精密切削可以實(shí)現(xiàn)軸向亞微米級(jí)的三維熒光成像。因?yàn)闃颖竟跔蠲孑^大，金剛石的尺寸較小，不能對(duì)樹脂包埋后的樣本的冠狀面一刀切削，需要進(jìn)行多次切削。對(duì)于樣本切削，可以使用更大尺寸的金剛石刀進(jìn)

圖 2.2 三維移動(dòng)平臺(tái)組件Fig. 2.2 The components of three-dimensional motion stage組件的組成如圖 2.3 所示，包括 TDI 相機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、機(jī)有多種選擇，包括濱松公司的 C10000-801，DALSA 公z 及 Piranha4 4k, 100/200 kHz。數(shù)據(jù)采集卡使用 DALSA 公ra-CLPX4Full。觸發(fā)電路是指能夠給出位置同步觸發(fā)脈沖的裝置，觸發(fā)脈沖信號(hào)由三維移動(dòng)平臺(tái)控制箱給出，通發(fā)相機(jī)曝光成像。TDI 相機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡通過 Camera L過 PCI-E 的接口與工作站連接。相機(jī)曝光成像后的數(shù)據(jù)到工作站中，所以，，通過對(duì)該數(shù)據(jù)采集卡的編程可以實(shí)現(xiàn)型號(hào)的數(shù)據(jù)采集卡可以支持濱松的 TDI 相機(jī)以及 DALS
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP311.52;R318

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2597847