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萨尔费尔德实验室

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实验室更新

05/16/22 | 萨尔费尔德实验室,科学计算软件以及许多其他人推出了Janelia的开放科学软件计划(OSSI)。加入我们!
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目前的研究
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细胞超微结构

地球上的所有生命都由细胞组成。一些生物,例如 黑甲或大脑进食变形虫Naegleria Fowleri由单个独立操作的单元组成。其他,例如细菌大肠杆菌,酿酒师的酵母酿酒酵母,或粘液模具dictyostelium discoideum形成相等细胞的大型集体。作为该小组成员的我们可能最迷人的是复杂的动物,它们是由许多高度组织和专业的细胞形成器官来维持生物生命的,实施她的移动,喂养,procreate和过程感官输入的能力。这些生物的大小跨越了令人印象深刻的范围,包括微型黄蜂Megaphragma mymaripenne和蓝鲸Balaenoptera musculus

单细胞生物中的细胞,集体或高度专业的器官组织中的细胞实现了令人难以置信的各种功能。他们移动,过滤,消化和生成底物,感知和发送信号,所有这些在专门和分裂的同时,产生新的单元,遵循遗传编码的计划,并保持该遗传密码的完整性。

在内部,所有细胞都包含细胞器以及其他分子结构,例如细胞骨架以及要维护和录制翻译基于使用高分辨率显微镜研究的研究,遗传信息已经详细描述了许多遗传信息。

细胞密集地包装在这些结构中,但是对它们的协同功能的许多机制和相互作用都被众所周知,因为很难将它们视为完整的合奏。

在Janelia,我们有独特的机会,可以使用由聚焦的离子束铣削(FIB-SEM)分辨出每像素的几种像素的分辨率,以分辨率为每个像素,每像素的几个纳米显微镜(fib-sem)哈拉德·赫斯的实验室。同时,我们可以生成具有高分辨率光显微镜的活细胞和组织的高空间和时间分辨率电影,由实验室开发埃里克·贝齐格(Eric Betzig)菲利普·凯勒(Philipp Keller)。这些令人印象深刻的数据要求有效的自动方法可用于可靠,全面地重建和分析。我们在机器学习,高维计算机视觉和大数据分析的最前沿开发这些方法。我们是Janelia的组成部分Cellmap项目并与实验室合作计算和理论,,,,分子工具和成像金博宝188登录,以及新的研究方向4D细胞生理管理和处理这些令人印象深刻的高维显微镜数据。我们创建了注释和分析这些数据集的工具,以提供基础真理数据,以培训和验证机器学习方法。我们策划大型公共数据集,邀请科学界加入我们的探索,并将所有工具和代码作为开源软件共享。

神经连通性重建

3D渲染选定的突触前神经元和突触自动从串行部分的传输电子显微镜自动重建,果蝇蘑菇体萼
从果蝇蘑菇体花萼的串行部分传输电子显微镜自动重建的选定的突触前神经元和突触的3D渲染。

大脑果蝇Melanogaster由约100,000个神经元组成,并适合大约500×400×200μm的盒子3。单个神经元可以跨越几种100μM的距离过程,但是,它们的单个投影的直径可以薄至40 nm。如今,只有电子显微镜(EM)提供了空间分辨率,视野和吞吐量的足够组合,以形象整体的生物神经系统,并有可能重建完整的接线图。在Janelia,我们使用了两种互补的EM成像技术,(1)串行块面扫描与离子束铣削(fib-金博宝188登录sem,,,,赫斯实验室,,,,Flyem项目团队)以通常为8 nm的分辨率生成各向同性图像数据3每个体素和(2)串行部分传输成像(系统,金博宝188登录博克束缚实验室)生成通常4×4×40 nm的非偏率图像数据3每个体素。在该决议中,果蝇大脑适合约40-80万亿个体素。

电子显微镜(EM)图像的连通性分析需要有效的自动化和手动校对。当前的最新自动图像分析方法对数据质量的需求很高,可以在合理的时间内提供令人满意的结果。但是,FIB-SEM和SEMSTER都有自己的一套制备和成像工件,使自动和手动重建成为非平凡的努力。金博宝188登录我们正在开发新的自动方法和用户界面,以补偿这些工件,并通过受损的数据和互补成像模式来实现高质量的自动连通性重建。金博宝188登录为了应对项目的规模,我们将重点关注效率,可扩展性和可重复使用的软件设计。