Hochgenaue Neurit-Rekonstruktion für Hochdurchsatz-Neuroanatomie

Die neuroanatomische Analyse hängt von der Rekonstruktion vollständiger Zellformen ab. Die Hochdurchsatz-Rekonstruktion von neuronalen Schaltungen, oder Konnektomik, mithilfe der Volumen-Elektronenmikroskopie erfordert eine dichte Färbung aller Zellen, was selbst bei Experten zu Annotierungsfehlern führt. Derzeit wird die Bestimmung neuronaler Verdrahtungsdiagramme eher durch die Rekonstruktionsgeschwindigkeit als durch die Erwerbsgeschwindigkeit begrenzt. Wir haben eine Methode zur schnellen und zuverlässigen Rekonstruktion von dichten Datensätzen entwickelt. Unser Ansatz, der auf der redundanten (mehrfachen) manuellen Skelettierung jedes Neuriten mit einem Visualisierungs- und Annotierungssoftware-Tool namens KNOSSOS basiert, ist etwa 50-mal schneller als die Volumenfärbung. Fehler werden durch ein Verfahren zur Konsensredundanzskelettierung (RESCOP) erkannt und eliminiert, das ein statistisches Modell verwendet, wie die tatsächliche Neuritenvernetzung in Annotierungsentscheidungen umgewandelt wird. RESCOP schätzt auch die Zuverlässigkeit der Konsensskelette. Die gezielte Reannotierung schwieriger Stellen verspricht einen recht steilen Anstieg der Zuverlässigkeit in Abhängigkeit von der durchschnittlichen Skelettredundanz und somit die nahezu fehlerfreie Analyse großer neuroanatomischer Datensätze.