BigStitcher:Eine Google-Karte für Gewebe

• Forscher haben ein neues Softwareprogramm entwickelt, um die biologische Analyse zu vereinfachen.
• Es verarbeitet große Datensätze automatisch und ermöglicht interaktive Visualisierung, schnelle und präzise Ausrichtung und Echtzeit-Fusion.

Moderne lichtmikroskopische Methoden – wie die Probenreinigung und die Expansionsmikroskopie – ermöglichen zwar detaillierte Einblicke in Organe, erzeugen aber enorme Datenmengen, die nur äußerst schwer zu verarbeiten sind.

Diese Methoden ermöglichen es Wissenschaftlern mit Hilfe fortschrittlicher Lichtblattmikroskope, große Proben schnell zu bearbeiten. Solche Verfahren produzieren jedoch übermäßig viele Daten (in Terabytes), was es für Wissenschaftler schwierig macht, die Daten zu durchsuchen und zu organisieren.

Um Ordnung im Chaos zu schaffen, hat ein internationales Forscherteam ein Softwareprogramm namens BigStitcher entwickelt, das den biologischen Analyseprozess einfach macht. Es rekonstruiert die komplexen Daten so, dass das Ergebnis wie eine Google Map im 3D-Modus aussieht.

Was macht es?

Mit BigStitcher erhalten Wissenschaftler den Überblick über das große Ganze:Sie können in eine bestimmte Position zoomen, um einzelne Strukturen in der gewünschten Auflösung zu analysieren.

Genauer gesagt ermöglicht das Softwareprogramm interaktive Visualisierung, schnelles und präzises Alignment, Echtzeit-Fusion, Dekonvolution und ortsaufgelöste Qualitätsschätzung von Multitil-, Multiview-Datensätzen. Es kann die Größe von Proben verdoppeln und gleichzeitig optische Effekte ausgleichen und die Genauigkeit verbessern.

Die genaue Rekonstruktion solch großer Datensätze erfordert eine Kompensation für verschiedene Arten von Bildern und eine Intensitätstransformation, die durch den Aufnahmeprozess eingeführt werden. Aus diesem Grund hat das Forschungsteam einen interaktiven schrittweisen Prozess entwickelt, der alle relevanten Transformationen kompensiert und gleichzeitig räumlich lokalisiertes Feedback zur Qualität der erfassten Daten liefert.

Referenz:Naturmethoden | DOI:10.1038/s41592-019-0501-0 | MDC

Es gibt eine Zoomfunktion, die es Biologen ermöglicht, heranzuzoomen und winzige Details in hoher Auflösung zu visualisieren. Dies könnte ihnen helfen, Antworten auf verschiedene Fragen zu finden. Zum Beispiel

• Wo genau im Gehirn findet die Zellteilung statt?
• Wo enden bestimmte neuronale Projektionen?
• Wo wird RNA exprimiert?

Das Programm verarbeitet Daten automatisch:Es verwaltet effizient die Verwaltung großer Bilder, spärlicher Datensätze, Qualitätsschätzung und interaktive Fusion.

Zwei virtuelle rechtwinklige Querschnitte durch das Nervensystem einer Fruchtfliegenlarve 

BigStitcher übertrifft bestehende Software in Bezug auf Leistung, Funktionalität und Benutzerinteraktion. Es dauert nur zehn Minuten, um große Datensätze automatisch zu rekonstruieren und unterstützt bereinigte Proben, konventionelle 2D- und 3D-Konfokal- und Weitfeld-Aufnahmen sowie gekachelte Multiview-Light-Sheet-Aufnahmen.

Diese Funktionen machen BigStitcher zu einem unverzichtbaren Werkzeug für mehrere Labore. Es ist in ImgLib implementiert und wird innerhalb des Fiji-Frameworks verteilt.

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Das Beste ist, dass das Programm keine intensiven Rechenressourcen benötigt. Sie können es auf jedem Standardcomputer ausführen und Daten problemlos mit Ihren Teammitgliedern teilen.

Und da es sich um ein Open-Source-Tool handelt, kann es jeder kostenlos herunterladen. Die neueste stabile Version ist auf GitHub verfügbar.