Neuronális és gliális kalciumjelek megbízható azonosítása úszószelet módszerrel készült felvételeken

A neuronok működésének vizsgálatára elterjedt módszer az úszószelet technika, mely módot ad az in situ állapothoz közeli körülmények tanulmányozására. A mérés során az agyszelet sejtjeit kalciumkötő festékkel (OG-488AM) töltjük fel, így a preparátumról a Ca2+-koncentrációval arányos fluoreszcenciát (kalciumjel) mérhetünk. A felvételeket CCD kamerával rögzítjük.
Az így készült képeken vannak aktivitást nem mutató területek is, ezért az értékelés első lépése a jelet tartalmazó területek, az ún. ROI-k (Region of Interest) kijelölése. Ez után az adott ROI-hoz tartozó képpontokon mérhető fényintenzitás időfüggésének meghatározására kerül sor. Mindkét lépés történhet manuálisan vagy automatikusan is.
Az adott ROI egyik legfontosabb tulajdonsága, hogy neuronhoz vagy gliasejthez rendelhető-e. Célkitűzésem az volt, hogy meghatározzak egy olyan, a mért kalciumjelekből számítható paramétert, aminek értéke alapján biztonsággal és automatikusan elkülöníthetőek a neuronális és gliális kalciumjelek.
Az elkülönítésre először a hagyományos paramétereket (amplitúdó, felszálló szár meredeksége, integrál stb.) használtam, de ezek egyike sem eredményezett teljesen megbízható elkülönítést. Ezért az általam konfokális mikroszkópos felvételek elemzésére már használt wavelet transzformációt alkalmaztam az egyes ROI-k kalciumjeleire. Az események helyét a zajszűrt idősorok első deriváltján végzett egyszerű küszöböléssel határoztam meg.
A neuronális és gliális jelek közti diszkriminálásra egy hányadost definiáltam, melynek számlálóját a transzformáció második lépése utáni jel idő szerinti második deriváltjából számítottam ki, meghatározva az adott jelhez tartozó maximális és minimális érték különbségét. A hányados nevezőjének a jel amplitúdóját vettem. Az általam vizsgált jeleknél (n=219) a hányados utólagos morfológiai vizsgálat alapján 100%-ban megbízható elkülönítést adott 0,05 s-2–os küszöbértékkel. Az e feletti jelek neuronoktól, az ez alattiak gliasejtektől származtak. A módszer megbízhatóságát szimultán intracelluláris kalcium-koncentráció és extracelluláris „loose patch” akcióspotenciál-méréssel ellenőriztem, mely során a jelek csoportosítása kivétel nélkül helyesen történt.