Enhancement of an automatic algorithm for deconvolution and quantification of three-dimensional microscopy images

En trabajos previos hemos diseñado y desarrollado un software para la optimización del procesamiento de imágenes multidimensionales, el cual consiste de un algoritmo automático de desconvolución de restauración (desconvolución con restricción de positividad) y tres indicadores de restauración de la imágenes (Ancho Total a la Mitad del Máximo, Relación Contraste-Ruido y Relación Señal-Ruido) usados para evaluar cuantitativamente la calidad de restauración. Dado que el diseño del algoritmo se implementó en módulos desacoplados, hemos podido incorporar dos nuevos parámetros para evaluar la restauración de imágenes (indicadores tridimensionales basados en la función de Tenegrad) sin realizar cambios significativos en el código. La versión mejorada del algoritmo se utilizó para procesar imágenes tridimensionales utilizando diversas Funciones de Esparcimiento Puntual experimentales; las imágenes se obtuvieron mediante microscopia de campo amplio de fluorescencia del patrón de expresión de E-caderina en la piel de embriones de Rhinella arenarum y de microesferas fluorescentes. Se compararon los indicadores de restauración y el rendimiento de las versiones previa y mejorada del algoritmo. Los resultados indican que los indicadores basados en la función de Tenegrad coinciden con los evaluados previamente y que los nuevos módulos no incrementan significativamente el tiempo de procesamiento.In previous works we designed and developed a software tool for the optimization of multidimensional-image processing, which consisted of an automatic restoration deconvolution method (positive constrained deconvolution) and three image-restoration indicators (Full-Width at Half-Maximum, Contrast-to-Noise Ratio and Signal-to-Noise Ratio) used to assess the quality of restoration qualitatively. Since the algorithm’s design was implemented in uncoupled modules, we were able to introduce two new image-restoration parameters (two three-dimensional Tenegrad-based indicators) without mayor modifications to the script. The enhanced version of the algorithm was used to process raw three-dimensional images using several experimental Point Spread Functions; raw images were obtained by fluorescence wide-field microscopy of epidermal E-cadherin expression in Rhinella arenarum embryos and fluorescent microspheres. The image-restoration indicators and the performance of the previous and enhanced versions of the algorithm were compared. Results show that Tenengrad-based indicators concur with the previously used ones and that the new modules do not increase processing time significantly.Workshop de Computación Gráfica, Imágenes y Visualización (WCGIV)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Cellular outline segmentation using fractal estimators

Segmentation in biological images is essential for the determination of biological parameters that allow the construction of models of several biological problems. This helps to establish clear relationships between those models and the parameter estimation, and for elaboration of key experiments that give support to biological theories. Segmentation is the process of qualitative or quantitative information extraction (shape, texture, physical and geometric properties, among others). These quantities are needed to compute the biological descriptors for further classification (v.g., cell counting, development stage assessment, and many others). This process is almost always supervised (i.e., human assisted), since the quality of the images that are produced with classic microscopy technologies have defects that in general disallow the application of unsupervised segmentation techniques. In this paper we investigate the use of the a local fractal dimension estimation as an image descriptor for microscopy images. This local descriptor appears to be robust enough to perform unsupervised or semisupervised segmentations, specifically in our study. We applied this technique on microscopy images of amphibian embryos' skin in which, using immunofluorescence techniques, we have labeled the cell adhesion molecule E-Cadherin. This molecule is one of the key factors of the Ca2+- dependent cell-cell adhesion. Segmentation of the cellular outlines was performed using a processing workflow, which can be repeatedly applied to a set of similar images, from which information is extracted for characterization and eventual quantification purposes.Facultad de Informátic

Segmentación de contornos celulares utilizando estimadores fractales

La segmentación en imágenes biológicas es de importancia crucial para la determinación de descriptores que permitan, entre otras cosas, elaborar modelos de diversos procesos biológicos, cotejar parámetros en dichos modelos, y proponer o rebatir teorías. Sin embargo, el proceso de segmentación de la información necesaria para el cómputo de los descriptores es casi siempre un proceso asistido, dado que la calidad de las imágenes que se pueden generar con la tecnología actual de microscopía clásica, adolecen de defectos que impiden el uso adecuado de técnicas de segmentación autónoma. En este trabajo se propone el uso de la dimensión fractal box (FBD) como descriptor local, para la segmentación de imágenes de microscopía de la piel de embriones de anfibios en las que, usando técnicas de imnunofluorescencia, se ha marcado E-Cadherina, una molécula de adhesión celular, expresada en membranas celulares y responsable de la adhesión dependiente de Ca2+. El propósito del presente trabajo fue elaborar un workflow de procesamiento para ser aplicado sin supervisión a un grupo no determinado de imágenes de la misma naturaleza, de las que se intenta extraer la información requerida para los propósitos de caracterización y eventual cuantificación.Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Segmentación de contornos celulares utilizando estimadores fractales

La segmentación en imágenes biológicas es de importancia crucial para la determinación de descriptores que permitan, entre otras cosas, elaborar modelos de diversos procesos biológicos, cotejar parámetros en dichos modelos, y proponer o rebatir teorías. Sin embargo, el proceso de segmentación de la información necesaria para el cómputo de los descriptores es casi siempre un proceso asistido, dado que la calidad de las imágenes que se pueden generar con la tecnología actual de microscopía clásica, adolecen de defectos que impiden el uso adecuado de técnicas de segmentación autónoma. En este trabajo se propone el uso de la dimensión fractal box (FBD) como descriptor local, para la segmentación de imágenes de microscopía de la piel de embriones de anfibios en las que, usando técnicas de imnunofluorescencia, se ha marcado E-Cadherina, una molécula de adhesión celular, expresada en membranas celulares y responsable de la adhesión dependiente de Ca2+. El propósito del presente trabajo fue elaborar un workflow de procesamiento para ser aplicado sin supervisión a un grupo no determinado de imágenes de la misma naturaleza, de las que se intenta extraer la información requerida para los propósitos de caracterización y eventual cuantificación.Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Enhancement of an automatic algorithm for deconvolution and quantification of three-dimensional microscopy images

En trabajos previos hemos diseñado y desarrollado un software para la optimización del procesamiento de imágenes multidimensionales, el cual consiste de un algoritmo automático de desconvolución de restauración (desconvolución con restricción de positividad) y tres indicadores de restauración de la imágenes (Ancho Total a la Mitad del Máximo, Relación Contraste-Ruido y Relación Señal-Ruido) usados para evaluar cuantitativamente la calidad de restauración. Dado que el diseño del algoritmo se implementó en módulos desacoplados, hemos podido incorporar dos nuevos parámetros para evaluar la restauración de imágenes (indicadores tridimensionales basados en la función de Tenegrad) sin realizar cambios significativos en el código. La versión mejorada del algoritmo se utilizó para procesar imágenes tridimensionales utilizando diversas Funciones de Esparcimiento Puntual experimentales; las imágenes se obtuvieron mediante microscopia de campo amplio de fluorescencia del patrón de expresión de E-caderina en la piel de embriones de Rhinella arenarum y de microesferas fluorescentes. Se compararon los indicadores de restauración y el rendimiento de las versiones previa y mejorada del algoritmo. Los resultados indican que los indicadores basados en la función de Tenegrad coinciden con los evaluados previamente y que los nuevos módulos no incrementan significativamente el tiempo de procesamiento.In previous works we designed and developed a software tool for the optimization of multidimensional-image processing, which consisted of an automatic restoration deconvolution method (positive constrained deconvolution) and three image-restoration indicators (Full-Width at Half-Maximum, Contrast-to-Noise Ratio and Signal-to-Noise Ratio) used to assess the quality of restoration qualitatively. Since the algorithm’s design was implemented in uncoupled modules, we were able to introduce two new image-restoration parameters (two three-dimensional Tenegrad-based indicators) without mayor modifications to the script. The enhanced version of the algorithm was used to process raw three-dimensional images using several experimental Point Spread Functions; raw images were obtained by fluorescence wide-field microscopy of epidermal E-cadherin expression in Rhinella arenarum embryos and fluorescent microspheres. The image-restoration indicators and the performance of the previous and enhanced versions of the algorithm were compared. Results show that Tenengrad-based indicators concur with the previously used ones and that the new modules do not increase processing time significantly.Workshop de Computación Gráfica, Imágenes y Visualización (WCGIV)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Digitalización de imágenes del microscopio electrónico de barrido HITACHI HHS-2R

El Laboratorio de Microscopia Aplicada a Estudios Moleculares y Celulares (LAMAE) de la FIUNER, posee un Microscopio Electrónico de Barrido (M.E.B) marca Hitachi, Modelo HHS-2R. Este equipo es del año 1978, y se encuentra en muy buenas condiciones de funcionamiento, pero posee un sistema de registro de imágenes obsoleto que limita drásticamente su utilización. El presente trabajo tiene como objetivo principal actualizar el sistema de video analógico  y reemplazar el sistema  original de  fotografía tipo polaroid, por un sistema de digitalización, captura y almacenamiento digital de imágenes. Además como objetivo secundario y no menos importante se propone diseñar e implementar un sistema que simule las señales de video no convencional presentes en el M.E.B para luego ser usado en lugar de éste durante la fase experimental y de validación del sistema de digitalización de imágenes. Por lo expresado anteriormente, el  trabajo realizado se divide en dos tareas principales: el desarrollo del sistema de digitalización de imágenes del microscopio y el desarrollo del sistema que permita realizar las pruebas sobre la placa digitalizadora

Effect of GnRH and D-Chloprostenol application on pregnancy and prolificacy rates on Pelibuey ewes

ABSTRACT Objective. Was to evaluate the effect of GnRH and D-Chloprostenol application on pregnancy and prolificacy rates on Pelibuey ewes. Materials and methods. Forty five ewes were randomly allocated to one of three treatments: T1(n=15), day 0: sponges with 65 mg medroxyprogesterone acetate (MPA) + 200 IU equine chorionic gonadotropin (eCG) and sponge removal (day 12) + breeding by natural mating (days 12-15); T2 (n=15), day 0: 50 μg gonadotropin releasing hormone (GnRH) + 7.5 mg D-Chloprostenol (day 5) + 50 μg GnRH (day 7) + insemination at fixed time (AIFT) 12 to 14 h after last injection of GnRH; T3 (n=15), 100 μg GnRH (day 0) + 7.5 mg D-Chloprostenol (day 5) + 100 μg GnRH (day 7) + AIFT 12 to 14 h after last injection of GnRH. Results. The average concentration of progesterone (P4) in blood was 1.22 ± 0.74 ng/mL, which was used to verify ovarian activity at the beginning of the treatments. 100% of the T1 ewes presented estrus, beginning at 38.4±9.56 h after sponge removal. There were differences (p0.05) among the treatments where the values were 1.2, 1.4 and 1.4 lambs/ewe for T1, T2 and T3, Conclusions. The results of this study show that the use of GnRH and D-Chloprostenol did improve pregnancy rates but did not improve prolificacy in tropical ewe

Remarkable desmid species from the southern Patagonian highlands

Phytoplankton research in a number of shallow lakes in southern Patagonia revealed the occurrence of three noteworthy Cosmarium species. One of them, Cosmarium decussare Brook et Williamson, found only once before in Antarctica, is remarkable for its highly asymmetric cell morphology. The other two species, Cosmarium chapuense and Cosmarium mickeyoides, striking by an unusual cell shape, are described as new to science. Ecological and biogeographical characteristics are discussed.Fil: Coesel, Peter F. M.. University of Amsterdam; Países BajosFil: Porcel, Elisa María Sol. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; ArgentinaFil: Van Geest, Alfred. De Wittenkade 156; Países BajosFil: Izaguirre, Irina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; Argentin

Análisis de la polaridad estructural y funcional de estructuras tridimensionales (esferoides) de células hepáticas porcinas cultivadas in vitro

Los hepatocitos son células epiteliales polarizadas que, al ser aisladas y cultivadas, pierden la polaridad y las propiedades de célula diferenciada. El cultivo de células hepáticas como esferoides permite obtener estructuras con organización de tipo tisular. En este trabajo se analizó estructural y funcionalmente la polaridad de esferoides porcinos. Para ello, las células hepáticas porcinas fueron aisladas y cultivadas en agitación constante. La actividad metabólica de los esferoides fue probada mediante el metabolismo de diazepam y de amonio, así como con síntesis de albúmina. Sus características estructurales mostraron la polaridad de las células. Fueron observados paquetes de fibras de colágeno distribuidas irregularmente y fibras reticulares en forma homogénea en todo el volumen del esferoide. Se hallaron células Ck19+ formando estructuras tipo ducto biliar, así como también _ y _-cateninas y pan-cadherinas en diferentes zonas, especialmente en las láminas externas, con características de epitelio cuboidal. Por microscopía electrónica de barrido se observaron estructuras muy compactas con superficie lisa, y por microscopía electrónica de transmisión, canalículos biliares con microvellosidades, uniones tight, zonula adherens y desmosomas. Las organelas celulares como mitocondrias, núcleos, nucleolos, peroxisomas, retículo endoplásmico estaban bien conservadas. Una compleja red de canalículos biliares fue observada mediante la incorporación y excreción de un análogo de sal biliar fluorescente. El análisis de los ácidos biliares excretados mostró un patrón normal. La morfología y funcionalidad de los esferoides puede aportar un modelo apropiado para aplicaciones en las que es primordial mantener las funciones específicas del hígado, como un dispositivo de hígado bioartificial