Automated identification of flagella from videomicroscopy via the medial axis transform
Automated identification of flagella from videomicroscopy via the medial axis transform
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通过中轴变换从视频显微镜自动识别鞭毛
DOI：
10.1038/s41598-019-41459-9
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发表时间：
2019
影响因子：
4.6
通讯作者：
Wheeler Richard J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Walker Benjamin J.;Ishimoto Kenta;Wheeler Richard J.
鞭毛在真核生物中普遍存在，是一种被广泛研究的细胞器，众所周知，它负责各种生物的运动。在他们的研究中，通常需要的是使用视频显微镜对一个或多个鞭毛进行成像并随后跟踪其运动的能力，这需要在一系列帧中对鞭毛进行数字隔离和定位。通常，这样的过程目前需要一些研究人员输入，提供一些手动估计或依赖于特定于实验的启发式方法来正确识别和跟踪鞭毛的运动。在这里，我们提出了一种全自动的方法，从视频显微镜下识别鞭毛的事实是，当用显微镜观察时，鞭毛的宽度几乎是恒定的。通过对墨西哥利什曼原虫--一种寄生于锥虫科的单鞭毛虫--捕获的视频显微镜的应用，证明了该算法的有效性。提供了用于鞭毛识别的ImageJ宏，通过这种无监督的方法实现了高精度和显著的吞吐量，获得了在质量上与先前对密切相关物种的研究相媲美的结果，但无需先兆测量或专门的启发式开发，一般能够从视频显微镜自动生成鞭毛跳动的数字化运动学描述。
Ubiquitous in eukaryotic organisms, the flagellum is a well-studied organelle that is well-known to be responsible for motility in a variety of organisms. Commonly necessitated in their study is the capability to image and subsequently track the movement of one or more flagella using videomicroscopy, requiring digital isolation and location of the flagellum within a sequence of frames. Such a process in general currently requires some researcher input, providing some manual estimate or reliance on an experiment-specific heuristic to correctly identify and track the motion of a flagellum. Here we present a fully-automated method of flagellum identification from videomicroscopy based on the fact that the flagella are of approximately constant width when viewed by microscopy. We demonstrate the effectiveness of the algorithm by application to captured videomicroscopy ofLeishmania mexicana, a parasitic monoflagellate of the familyTrypanosomatidae. ImageJ Macros for flagellar identification are provided, and high accuracy and remarkable throughput are achieved via this unsupervised method, obtaining results comparable in quality to previous studies of closely-related species but achieved without the need for precursory measurements or the development of a specialised heuristic, enabling in general the automated generation of digitised kinematic descriptions of flagellar beating from videomicroscopy.
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