غير الغازية مع التصور 3D - الفرعية ميكرون القرار باستخدام السنكروترون - X - أشعة التصوير المقطعي

مرحباً. اسمي ميشيل أوف من مختبر الخفافيش في جامعة توبينغن، وأود في هذا العرض التحدث عن التصوير ثلاثي الأبعاد غير الجراحي للتنظيم الداخلي للكائنات المجهرية من رتبة AHR باستخدام التصوير المقطعي بالأشعة السينية للسينكروترون بدقة دون الميكرون. النظام النموذجي الذي نعمل معه هو عث الأوربيت *Aus Long osis*، وهو كائن مجهري من رتبة COLYER AHR يتراوح حجم جسمه من 800 microns إلى 1 millimeter. هذه صورة مأخوذة من زراعة مختبرنا حيث تظهر الحيوانات وهي تتغذى على الطحالب.

لدراسة التنظيم الداخلي لـ Argos، نستخدم إشعاع الأشعة السينية السينكروترونية لإنتاج بيانات تصوير مقطعي VOX في SRF وGrable. ترى هنا صورة لـ ESRF التي تحتوي على حلقة تخزين كبيرة، وفي الزاوية العلوية اليمنى تظهر قاعة التجارب ID 19، والتي تقع خارج الحلقة. بالنسبة للقياسات، تم توجيه العينات بدقة وتثبيتها على دبابيس بلاستيكية باستخدام الغراء الفائق. أُجريت التجارب عند 20.5 KEV، وتم التقاط 1, 500 مسقط لعمليات إعادة البناء.

تظهر هنا الكاميرا المزودة بشريحة CCD ذات تحكم مستقل، بنطاق ديناميكي 14 bit وأربعة ميجابكسل. ويقوم المحاكي الموضح في أسفل هذه الصورة بتحويل الأشعة السينية إلى ضوء مرئي. هذه لقطة مقربة لحامل العينة وطاولة الدوران.

يتم تثبيت العينة على رأس مقياس Goya لتمكين التوجيه الصحيح للعينة في الحزمة. وقد ورد وصف تفصيلي لإعداد التجربة في ورقتنا البحثية المنشورة عام 2007 في مجلة Journal of Microscopy. سأركز في هذا العرض التقديمي على محللي البيانات فيما يتعلق بالتصور ثلاثي الأبعاد باستخدام برنامج Fiji Studio Max.

أولاً، سأوضح لك كيفية إزالة القيم الرمادية من الخلفية لاستخراج معلومات العينة. في المدرج التكراري، تلاحظ وجود قمة واحدة كبيرة، تعود بشكل أساسي إلى القيم الرمادية الخاصة بالخلفية. وبعد إزالة هذه القمة من المدرج التكراري، يمكنك رؤية العينة تبرز من المكعب الرمادي.

بعد ذلك، سأوضح لكم كيفية تدوير الجسم باستخدام أداة تحديد الإطارات الرئيسية (key framer) في برنامج VG studio. يحتوي برنامج Max على مجموعة من مسارات الكاميرا المحددة مسبقاً. سأستخدم هنا دائرة XY لإنشاء دوران حول المحور الرأسي Xs، وهذه هي الرسوم المتحركة النهائية.

يتوافق الهيكل الكبير الموجود على الجانب الخلفي للحيوان مع سطح الغراء القوي (super glue). سأوضح لكم الآن كيفية تعيين مستوى قطع افتراضي للتمكن من إلقاء نظرة ثلاثية الأبعاد على التنظيم الداخلي للعينة. هناك ثلاثة اتجاهات يمكن تعيين مستوى القطع فيها: الجبهي، والجانبي، والمحوري.

أستخدم هنا المستوى الجبهي وأحدد موضع القطع في مكان ما في منتصف الحيوان، في منطقة الـ، ولا يجب أن يكون مستوى القطع هذا ثابتاً. ومرة أخرى، باستخدام أداة تحديد الإطارات الرئيسية (key framer)، يمكن تحريكه على طول أي محور. في هذا المثال، أستخدم المقطع المسبق clip Z لتحريك مستوى القطع على طول المحور الطولي للعينة، وهذا هو شكل الرسوم المتحركة النهائية خطوة بخطوة، حيث يمكنك رؤية ومتابعة التنظيم ثلاثي الأبعاد لجميع الهياكل الداخلية بدقة P تبلغ 0.7 microns فقط.

بالإضافة إلى مسارات الكاميرا المحددة مسبقاً، من الممكن أيضاً إنشاء مسارات كاميرا مخصصة للمستخدم. وللقيام بذلك، اختر وضع النظر بالكاميرا الحرة (free camera look at mode) وقم بتعديل وضعية الكاميرا والمسافة البؤرية للعدسة الافتراضية إلى أي موضع مطلوب. ويمكن تحديد مواضع جديدة للكاميرا خطوة بخطوة لاتباع مسار فردي بأي درجة من التعقيد.

تعرض النافذة ثلاثية الأبعاد في أعلى اليسار تأثير جميع إعدادات الكاميرا في الوقت الفعلي. يأخذك المثال النهائي في رحلة افتراضية تتبع الجهاز الهضمي الكامل عبر الحيوان. وترى هنا بعض أجزاء gma و colliery و labrum و rotella.

نقترب الآن وندخل فم الحيوان. هنا يمكنك رؤية PHNs على الجانب الظهري. نمر الآن عبر المريء للدخول إلى البطينات.

تمتلك السوسات المبرشمة لدينا كرتين كبيرتين. وهذه تراكيب تشبه الأكياس وتؤدي وظيفة هضمية. نقوم بإدخال السيروم الأيمن.

من خلال فتحتها الصغيرة، يمكنك رؤية العديد من خلايا IDE. تلعب هذه الخلايا دوراً هاماً في عملية الهضم، على الرغم من أن وظيفتها وآليتها الكاملة لم تُفهم تماماً بعد. وبالعودة إلى البطينات، نرى بنية محددة، وهي صمام Isal الذي دخلنا من خلاله بالفعل إلى البطينات منذ دقيقة، وذلك عند الحد الفاصل بين البطينات والقولون مباشرة.

يمكنكم رؤية كتلة غذائية، وهي مضغوطة ومحاطة بغشاء ضامر. وخلف الكتلة الغذائية، ترون لوحة برازية. نحن الآن نتحرك عبر هذه اللوحة البرازية.

بعد ذلك، عبرنا القولون المستعرض القصير ودخلنا في مرحلة ما بعد القولون. هنا تظهر الميكروبات الكبيرة والمميزة. وأخيراً، يمكنك رؤية السطح الداخلي لصفائح حيوانية معينة هنا، تماماً مثل لوحة ألوان.

ننتقل الآن من الجهاز الهضمي، لنلقي نظرة أخيرة وجيزة على الجانب البطني الخارجي للحيوان، حيث نرى الصفائح الشرجية البطنية (animal plates)، وصفائح AAL، والصفائح التناسلية.