İki-Foton Mikroskopi Görüntülerinde Dendrit Dikenlerinin Otomatik Olarak Bölütlendirilmesi, Sını?andırılması ve Takibi için Olasılık ve Makine Öğrenmesi Temelli Yöntemler

Abstract

Nöronların dendritleri üzerindeki dikenlerin (spine) yapılarının ve yapısal dinamiklerinin analizi, öğrenme, hafıza oluşumu ve ilgili patolojilerin temelini oluşturan mekanizmaların aydınlatılmasında önem taşımaktadır. Son yıllarda bu yapıları görüntüleyen teknolojilerde elde edilen önemli ilerlemeler sonucunda, analiz edilmesi gereken veri miktarı çok artmıştır. Bahsedilen analizler sinirbilim araştırmacıları tarafından çoğunlukla elle yapıldığından hem çok vakit almakta hem de yorgunluğa/dikkatsizliğe bağlı insan hatası içermektedir. Bunun bir sonucu olarak dikenlerin yapısal, uzamsal, ve zamansal değişimlerini hızlı ve güvenilir bir şekilde analiz etmeye yarayacak görüntü işleme araçlarının geliştirilmesi son yıllarda önemli bir araştırma konusu olarak ortaya çıkmıştır. Buprojeninkonusudinamikplastisiteçalışmalarınaolanaktanıyaniki-fotonmikroskopisi verilerininotomatikolarakişlenmesivebuverilerdenbilgiçıkarılmasıiçinalgoritmageliştirme üzerinedir. Projede dendrit dikenlerinin analizi için olasılık ve makine öğrenmesi temelli yeni görüntü işleme algoritmaları geliştirilmiştir. Daha somut olarak, projede dendrit dikenlerinin iki-foton mikroskopisi görüntülerinden otomatik olarak (1) tespiti, (2) bölütlenmesi, (3) takibi ve dinamik olarak bölütlenmesi, (4) şekil analizi (sını?andırılması ve kümelenmesi) için ayrıayrıvebuproblemlerinbazılarıiçinbirdenfazlaolmaküzereyeniyöntemlerveakademik katkılar üretilmiştir. Projedeki çalışmalara dayalı olarak şu ana kadar 3 dergi makalesi ve 15 konferans bildirisi yayımlanmış, 1 doktora ve 2 yüksek lisans tezi üretilmiştir. Ayrıca 1 dergi makalesi değerlendirme ve 5 dergi makalesi de yazım aşamasındadır. Yayınlara ek olarak ortaya çıkan diğer önemli bir çıktı ise projede geliştirilen analiz yöntemlerini içeren Matlab temelli, kullanıcı dostu gra?k arayüzlü bir yazılım aracıdır. Bu yazılım aracını araştırmacılar projenin http://spines.sabanciuniv.edu/ web sitesi üzerinden temin edip kullanabileceklerdir. Proje Doç.Dr. Devrim Ünay’ın (İzmir Ekonomi Üniversitesi) yürütücülüğünde Sabancı Üniversitesi,BahçeşehirÜniversitesivePortekiz’dekiChampalimaudSinirbilimProgramı’nın ortak çalışmaları ile gerçekleştirilmiştir.