BigStitcher : Imagerie 3D de tissus de précision simplifiée

Des chercheurs ont construit un nouveau programme logiciel pour rendre l'analyse biologique facile. Il traite automatiquement de grands ensembles de données et permet la visualisation interactive, l'alignement rapide et précis, et la fusion en temps réel.

Les méthodes microscopiques optiques modernes — telles que la clarification d'échantillon et la microscopie d'expansion — fournissent des informations détaillées sur les organes, mais elles génèrent d'énormes quantités de données extrêmement difficiles à traiter.

Ces méthodes, avec l'aide de microscopes à feuillet de lumière avancés, permettent aux scientifiques de traiter rapidement de grands échantillons. Cependant, de telles procédures produisent des données excessives (en téraoctets), rendant difficile pour les scientifiques de trier et d'organiser les données.

Pour créer de l'ordre dans le chaos, une équipe de chercheurs internationaux a construit un programme logiciel nommé BigStitcher qui simplifie le processus d'analyse biologique. Il reconstruit les données complexes de telle manière que le résultat ressemble à Google Maps en mode 3D.

Que fait-il ?

Avec BigStitcher, les scientifiques peuvent avoir une vue d'ensemble du tableau global : ils peuvent zoomer sur une position spécifique pour analyser des structures individuelles à la résolution désirée.

Plus spécifiquement, le programme logiciel permet la visualisation interactive, l'alignement rapide et précis, la fusion en temps réel, la déconvolution et l'estimation de qualité spatialement résolue de jeux de données multituiles, multivues. Il peut doubler la taille des spécimens tout en compensant les effets optiques et en améliorant la précision.

La reconstruction de tels grands ensembles de données avec précision nécessite une compensation pour divers types d'images et de transformations d'intensité introduites par le processus d'acquisition. Par conséquent, l'équipe de recherche a construit un processus interactif étape par étape qui compense toutes les transformations pertinentes tout en fournissant un retour d'information spatialement localisé sur la qualité des données acquises.

Référence : Nature Methods | DOI:10.1038/s41592-019-0501-0 | MDC

Il y a une fonction de zoom qui permet aux biologistes de zoomer et de visualiser de minuscules détails en haute résolution. Cela pourrait les aider à trouver des réponses à diverses questions. Par exemple

• Où exactement dans le cerveau la division cellulaire a-t-elle lieu ?
• Où se terminent certaines projections neuronales ?
• Où l'ARN est-il exprimé ?

Le programme traite les données automatiquement : il gère efficacement la gestion des grandes images, les jeux de données épars, l'estimation de qualité, et la fusion interactive.

Deux coupes virtuelles droites à travers le système nerveux d'une larve de mouche des fruits

BigStitcher surpasse les logiciels existants en termes de performance, fonctionnalité et interaction utilisateur. Il ne faut que quelques dizaines de minutes pour reconstruire automatiquement de grands ensembles de données et prend en charge les échantillons clarifiés, les acquisitions confocales 2D et 3D conventionnelles et à champ large, ainsi que les acquisitions lumière-feuillet multivues en mosaïque.

Ces caractéristiques font de BigStitcher un outil indispensable pour plusieurs laboratoires. Il est implémenté dans ImgLib et distribué dans le framework Fiji.

Le mieux est que le programme ne nécessite pas de ressources de calcul intensives. Vous pouvez l'exécuter sur n'importe quel ordinateur standard et partager facilement les données entre les membres de votre équipe.

Et comme c'est un outil open-source, n'importe qui peut le télécharger gratuitement. La dernière version stable est disponible sur GitHub.