Deep learning techniques and mathematical modeling allow 3D analysis of mitotic spindle dynamics.
Deep learning techniques and mathematical modeling allow 3D analysis of mitotic spindle dynamics.
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DOI：
10.1083/jcb.202111094
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发表时间：
2023-05-01
影响因子：
7.8
通讯作者：
Draviam, Viji M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dang, David;Efstathiou, Christoforos;Sun, Dijue;Yue, Haoran;Sastry, Nishanth R.;Draviam, Viji M.
在延时电影中，空间和时间的不连续性经常破坏3D目标分割和目标跟踪等自动化方法。为了克服这一障碍，我们引入了SpinX，这是一个图像分析框架，结合深度学习和数学对象建模来跟踪有丝分裂纺锤体的3D运动。延时显微镜电影改变了亚细胞动力学的研究。然而，对电影的人工分析可能会引入偏见和可变性，从而模糊了重要的见解。虽然自动化可以克服这些限制，但延时电影中的空间和时间不连续使3D对象分割和跟踪等方法变得困难。在这里，我们提出了SpinX，一个通过结合深度学习和数学对象建模来重建连续图像帧之间间隙的框架。通过选择性注释结合专家反馈，SpinX识别亚细胞结构，尽管混淆相邻细胞信息，不均匀照明和可变荧光团标记强度。这里介绍的自动化和连续性允许对细胞皮层的主轴运动进行精确的3D跟踪和分析。我们使用不同的纺锤体标记、细胞系、显微镜和药物治疗来证明SpinX的效用。总之，SpinX提供了一个令人兴奋的机会，以一种复杂的方式研究纺锤体动力学，为使用延时显微镜研究的阶跃变化创建了一个框架。
Spatial and temporal discontinuities in time-lapse movies frequently disrupt automation methods such as 3D object segmentation and object tracking. To overcome this hurdle, we introduced SpinX, an image analysis framework to combine deep learning and mathematical object modeling to track mitotic spindle movements in 3D. Time-lapse microscopy movies have transformed the study of subcellular dynamics. However, manual analysis of movies can introduce bias and variability, obscuring important insights. While automation can overcome such limitations, spatial and temporal discontinuities in time-lapse movies render methods such as 3D object segmentation and tracking difficult. Here, we present SpinX, a framework for reconstructing gaps between successive image frames by combining deep learning and mathematical object modeling. By incorporating expert feedback through selective annotations, SpinX identifies subcellular structures, despite confounding neighbor-cell information, non-uniform illumination, and variable fluorophore marker intensities. The automation and continuity introduced here allows the precise 3D tracking and analysis of spindle movements with respect to the cell cortex for the first time. We demonstrate the utility of SpinX using distinct spindle markers, cell lines, microscopes, and drug treatments. In summary, SpinX provides an exciting opportunity to study spindle dynamics in a sophisticated way, creating a framework for step changes in studies using time-lapse microscopy.
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影响因子：
12.3
作者：
Carpenter AE;Jones TR;Lamprecht MR;Clarke C;Kang IH;Friman O;Guertin DA;Chang JH;Lindquist RA;Moffat J;Golland P;Sabatini DM
通讯作者：
Sabatini DM
DOI：
10.4161/cc.25671
发表时间：
2013-08-15
期刊：
Cell cycle (Georgetown, Tex.)
影响因子：
--
作者：
Corrigan AM;Shrestha RL;Zulkipli I;Hiroi N;Liu Y;Tamura N;Yang B;Patel J;Funahashi A;Donald A;Draviam VM
通讯作者：
Draviam VM
影响因子：
48
作者：
Caicedo JC;Cooper S;Heigwer F;Warchal S;Qiu P;Molnar C;Vasilevich AS;Barry JD;Bansal HS;Kraus O;Wawer M;Paavolainen L;Herrmann MD;Rohban M;Hung J;Hennig H;Concannon J;Smith I;Clemons PA;Singh S;Rees P;Horvath P;Linington RG;Carpenter AE
通讯作者：
Carpenter AE
影响因子：
3.6
作者：
Hassani, Hossein;Kreysing, Eva
通讯作者：
Kreysing, Eva
影响因子：
11.4
作者：
Draviam, V. M.;Shapiro, I.;Sorger, P. K.
通讯作者：
Sorger, P. K.