Медиевский А.В., Зотин А.Г., Симонов К.В., Кругляков А.С.

Визуализация клеток центральной нервной системы на основе обработки микроскопических изображений

Резюме: Статья посвящена разработке методики выделения объектов на нативных микроскопических изображениях и визуализации интересующих клеток с усилением контраста с помощью цветового кодирования. Для работы с клетками, находящимися в трехмерном пространстве, необходимо использовать методы микроскопии, позволяющие визуализировать биологическую ткань послойно. Применяется для этой цели чаще всего флуоресцентная микроскопия, но среди её недостатков можно выделить трудоемкость приготовления препарата и высокую фототоксичность. Поэтому для структурно-функционального исследования объемных тканей лучше использовать метод дифференциально-интерференционного контраста (ДИК). Для трассировки нейронов, помимо ДИК-микроскопа, оптимальным вариантом является фазово-контрастный микроскоп, работающий по аналогичному принципу. Предлагаемая вычислительная методика создает условия для сохранения жизнеспособности объектов исследования в течение более длительного времени. Предварительные расчеты на модельных изображениях позволили получить приемлемые результаты по сравнению с методом анализа флуоресцентных изображений.

Ключевые слова: микроскоп, изображения, клетки мозга, визуализация, вычислительная методика, контрастирование цветовым кодированием.

A.V. Medievsky, A.G. Zotin, K.V. Simonov, A.S. Kruglyakov

Visualization of cells of the central nervous system based on processing of microscopic images

Summary: The article is devoted to the development of a technique for highlighting objects on native microscopic images and visualizing cells of interest with contrast enhancement using color coding. To work with cells located in three-dimensional space it is necessary to use microscopy methods that allow visualizing biological tissue in layers. Fluorescence microscopy is most often used for this purpose but among its shortcomings one can single out the laboriousness of preparation of the preparation and high phototoxicity. Therefore, for the structural and functional study of bulk tissues it is better to use the method of differential interference contrast (DIC). For tracing neurons in addition to the DIC microscope the best option is a phase-contrast microscope that works on a similar principle. The proposed computational technique creates conditions for maintaining the viability of research objects for a longer time. Preliminary calculations on model images made it possible to obtain acceptable results in comparison with the method of analysis of fluorescent images.

Keywords: microscope, images, brain cells, visualization, computational technique, contrasting by color coding.

DOI: 10.34219/2306-3645-2022-12-3-30-36