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申请/专利权人：浙江大学

摘要：本发明公开了高分辨完整神经元树突棘位置及形态的检测方法及系统。方法包括获取神经元携带荧光信号的离体脑组织；将离体的脑组织进行固定后切片，并对脑切片进行光清除处理；利用荧光显微镜对经光清除处理后的脑切片进行翻转成像，获取脑切片图像块；根据脑切片图像块重叠区域的荧光信号，对脑切片图像块进行三维图像拼接，得到完整的目标脑切片图像块；利用目标脑切片图像块对神经元树突棘进行重构，获得神经元树突棘结构的位置和形态信息。本发明方法能够提供神经元树突棘结构的位置和形态信息，高分辨完整神经元树突棘位置及形态的检测方法能够在数小时内实现单个完整神经元树突棘的解析，操作简单且方法简单易行。

主权项：1.一种高分辨完整神经元树突棘位置及形态的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：针对神经元携带荧光信号的离体脑组织，所述离体脑组织采用病毒标记神经元及神经元的树突棘结构；步骤S2：将离体脑组织进行固定后切片，并对脑切片进行光清除处理；步骤S3：利用荧光显微镜对经光清除处理后的脑切片进行翻转成像，获取脑切片图像块；所述的步骤S3中，利用荧光显微镜对脑切片进行翻转成像的具体方法为：步骤S3.1、将预先准备好的模具放置在第一片盖玻片上，将脑切片放置于模具中部的方形孔洞中，接着往方形孔洞中注满光清除试剂，然后将第二片盖玻片盖在模具上，使得模具的方形孔洞密封，以制备得到脑切片样本；所述脑切片的上、下两个面分别与两片盖玻片接触；步骤S3.2、选取荧光显微镜的硅油物镜，将脑切片样本的上表面置于硅油物镜的焦点处；步骤S3.3、接着以神经元胞体为中心选取硅油物镜的成像视野，所述物镜成像视野的具体选取方式如下：首先，以神经元的胞体作为中心点选取若干个成像视野，所选成像视野包含脑切片中神经元的所有荧光信号；步骤S3.4、利用硅油物镜并根据各个选取的成像视野对脑切片进行成像，得到各个成像视野下的脑切片图像块；步骤S3.5、将脑切片样本进行翻转，将翻转后脑切片样本的上表面置于物镜的焦点处，接着重复步骤S3.3~步骤S3.4以获取翻转后各个成像视野下的脑切片图像块；步骤S4：根据脑切片图像块重叠区域的荧光信号，对脑切片图像块进行三维图像拼接，得到完整的目标脑切片图像块；所述的步骤S4中，对脑切片图像块进行三维图像拼接的方法具体为：步骤S4.1、将所有的脑切片图像块均移动到脑切片三维坐标系中，在脑切片三维坐标系中，将脑切片图像块的深度方向定义为Z轴，将脑切片图像块的长度和宽度方向分别定义为X轴和Y轴；步骤S4.2、将翻转前的所有脑切片图像块进行拼接，得到翻转前目标图像块；将翻转后的所有脑切片图像块进行拼接，得到翻转后目标图像块；步骤S4.3、将翻转前目标图像块和翻转后目标图像块进行拼接：首先，将翻转后目标图像块进行180度的上下翻转，然后根据翻转前目标图像块和翻转后目标图像块在视野重叠区域的荧光信号，获取翻转后目标图像块相对于翻转前目标图像块在X轴的相对位移、Y轴的相对位移以及Z轴的相对位移，分别作为三向位移一△x’、三向位移二△y’和三向位移三△z’；将翻转后目标图像块沿着X轴的负方向平移距离三向位移一△x’、沿着Y轴的负方向平移距离三向位移二△y’以及沿着Z轴的负方向平移距离三向位移三△z’，使得翻转后目标图像块和翻转前目标图像块在视野重叠区域重叠，然后对重叠的翻转后目标图像块和翻转前目标图像块进行图像拼接，拼接完成后得到完整的脑切片图像块；所述完整的脑切片图像块包含脑切片中的完整神经元；步骤S4.4、将完整的脑切片图像块输入到卷积神经网络中，以对完整的脑切片图像块进行去噪，将卷积神经网络输出的去噪后脑切片图像块作为完整的目标脑切片图像块；步骤S5：利用目标脑切片图像块对神经元树突棘进行重构，获得神经元树突棘结构的位置和形态信息。

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