New technologies for in vivo spectral resolved high speed multiphoton microscopsy
体内光谱分辨高速多光子显微镜新技术
基本信息
- 批准号:8878595
- 负责人:
- 金额:$ 23.4万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2015
- 资助国家:美国
- 起止时间:2015-03-01 至 2017-02-28
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AlgorithmsBiologicalBrainCell Culture TechniquesCell NucleusCell physiologyCellsCellular StructuresColorComplexConfocal MicroscopyEventFourier TransformGoalsImageImage AnalysisImageryInhibitory SynapseLabelMapsMethodsMicroscopeMicroscopyMonitorMorphologyNeurobiologyNeuronsNoiseProteinsResolutionScanningSignal TransductionSpeedStructureSubcellular structureSynapsesSystemTechnologyTestingTimeTissuesVesiclebasedesigndetectorhippocampal pyramidal neuronin vivoin vivo imaginginstrumentinstrumentationmulti-photonneocorticalnew technologynext generationnovelprotein protein interactionprotein transportpublic health relevancesubmicrontemporal measurement
项目摘要
DESCRIPTION (provided by applicant): Spectrally-resolved imaging is ubiquitous in numerous biological studies ranging from mapping synapse dynamics, to monitoring of intracellular signaling, and studying protein-protein interactions. The ability to independently monitor the lifetime and dynamics of cellular structures, such as the synapse, the nucleus, protein trafficking vesicles, and various other multicomponent complexes is critical to revealing their cellular function as well as their assembly and disassembly. While spectrally resolved visualization of 3-4 different proteins in the same cell is quite routine using confocal microscopy
in fixed brain sections or in cell culture, dynamic multi-protein imaging in vivo remains a challenge, yet many intra- and inter- cellular interactions are dependent on the context of an intact tissue. Our goal is to develop and implement spectrally resolved technologies that are compatible with high throughput multiphoton microscopy to allow large volume, in vivo imaging of multicomponent subcellular structures. In the first two aims we propose testing two novel spectrometric approaches for large volume, high-speed imaging, with respective strengths and weaknesses, that can be tailored to tackle different imaging needs. In the third aim, we will develop a highly efficient wavelet based Poisson denoised spectral un-mixing algorithm that can potentially enhance both approaches by allowing accurate analysis of images with far lower SNR. Aim 1: Design a dispersive spectrometer (DS) to enable hyperspectral imaging in a multifocal multiphoton microscope (MMM) system utilizing multianode PMTs (MAPMT). Aim 2: Design a Fourier transform spectrometer (FTS) to enable hyperspectral imaging in MMM and wide-field multiphoton microscopy (WFMM) systems. Aim 3: Develop a morphology-guided, Poisson-denoised maximum likelihood (MLE) spectral decomposition algorithm to reduce SNR requirement of raw images.
描述(由申请人提供):光谱分辨成像在许多生物学研究中无处不在,从绘制突触动力学到监测细胞内信号传导,以及研究蛋白质-蛋白质相互作用,能够独立监测细胞结构的寿命和动态,例如。突触、细胞核、蛋白质运输囊泡和各种其他多组分复合物对于揭示它们的细胞功能以及它们的组装和分解至关重要,同时进行光谱解析可视化。使用共聚焦显微镜观察同一细胞中 3-4 种不同的蛋白质是很常见的
在固定脑切片或细胞培养中,体内动态多蛋白成像仍然是一个挑战,但许多细胞内和细胞间相互作用依赖于完整组织的背景,我们的目标是开发和实施光谱解析技术。与高通量多光子显微镜兼容,可对多组分亚细胞结构进行大体积体内成像。在前两个目标中,我们建议测试两种用于大体积高速成像的新型光谱方法,它们各自具有优点和缺点。专为解决在第三个目标中,我们将开发一种基于小波的高效泊松去噪光谱解混合算法,该算法可以通过精确地分析具有低得多的信噪比的图像来潜在地增强这两种方法。 )利用多阳极 PMT (MAPMT) 在多焦点多光子显微镜 (MMM) 系统中实现高光谱成像 目标 2:设计傅里叶变换光谱仪 (FTS) 以实现。 MMM 和宽视场多光子显微镜 (WFMM) 系统中的高光谱成像 目标 3:开发形态引导的泊松去噪最大似然 (MLE) 光谱分解算法,以降低原始图像的 SNR 要求。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
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