Mapping the spatiotemporal dynamics of calcium signaling in cellular neural networks using optical flow.
Mapping the spatiotemporal dynamics of calcium signaling in cellular neural networks using optical flow.
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DOI：
10.1007/s10439-010-0005-7
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发表时间：
2010-08
影响因子：
3.8
通讯作者：
Silva, Gabriel A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Buibas, Marius;Yu, Diana;Nizar, Krystal;Silva, Gabriel A.
关键词：
一个光流梯度算法被施加到自发形成的神经元和神经胶质细胞在培养成像的荧光光学显微镜，以映射功能钙信号与单像素分辨率的网络。光流估计所记录的数字图像序列中的后续帧之间的图像中的对象的运动的方向和速度（即，电影）。该算法计算的矢量场输出能够跟踪钙信号模式的时空动态。我们开始简要回顾光流算法的数学，然后描述如何求解位移矢量以及如何测量其可靠性。然后，我们比较计算的流量矢量与手动估计矢量的钙信号记录从代表性的星形胶质细胞培养物的进展。最后，我们将该算法应用于初级星形胶质细胞和海马神经元的制备和rMC-1 Muller胶质细胞系，以说明该算法捕获不同类型的时空钙活性的能力。我们讨论的成像要求，参数选择和阈值选择可靠的测量，并提供使用的矢量数据的观点。
An optical flow gradient algorithm was applied to spontaneously forming networks of neurons and glia in culture imaged by fluorescence optical microscopy in order to map functional calcium signaling with single pixel resolution. Optical flow estimates the direction and speed of motion of objects in an image between subsequent frames in a recorded digital sequence of images (i.e., a movie). Computed vector field outputs by the algorithm were able to track the spatiotemporal dynamics of calcium signaling patterns. We begin by briefly reviewing the mathematics of the optical flow algorithm, and then describe how to solve for the displacement vectors and how to measure their reliability. We then compare computed flow vectors with manually estimated vectors for the progression of a calcium signal recorded from representative astrocyte cultures. Finally, we applied the algorithm to preparations of primary astrocytes and hippocampal neurons and to the rMC-1 Muller glial cell line in order to illustrate the capability of the algorithm for capturing different types of spatiotemporal calcium activity. We discuss the imaging requirements, parameter selection and threshold selection for reliable measurements, and offer perspectives on uses of the vector data.
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影响因子：
5.7
作者：
Knuttinen, MG;Parrish, TB;Disterhoft, JF
通讯作者：
Disterhoft, JF
DOI：
10.1037/0096-1523.24.4.1037
发表时间：
1998-08-01
影响因子：
2.1
作者：
Pagano, CC;Bingham, GP
通讯作者：
Bingham, GP
DOI：
10.1126/science.1169096
发表时间：
2009-02-27
期刊：
Science (New York, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Kuchibhotla KV;Lattarulo CR;Hyman BT;Bacskai BJ
通讯作者：
Bacskai BJ
DOI：
10.1023/b:visi.0000011205.11775.fd
发表时间：
2004-02-01
影响因子：
19.5
作者：
Baker, S;Matthews, I
通讯作者：
Matthews, I
DOI：
10.1073/pnas.0809269106
发表时间：
2009-03-03
影响因子：
11.1
作者：
Hoogland, Tycho M.;Kuhn, Bernd;Wang, Samuel S. -H.
通讯作者：
Wang, Samuel S. -H.