利用具有计算特异性的相位成像(PICS)对未标记神经突动态进行多尺度分析

原代神经元培养已广泛用于研究神经元形态、神经生理学、神经退行过程以及学习和记忆 underlying 突触可塑性的分子机制。然而,神经元独特的行为特性使其研究具有挑战性——表型差异表现为神经元树突化的细微变化,而非细胞计数等易于分析的特征。分析形态、生长和胞内运输的需求推动了日益复杂的显微镜和图像分析技术的发展。由于其高对比度、高特异性的输出,许多分析依赖于共聚焦荧光显微镜、基因方法或抗体染色技术。这些方法通常限制了对胞内运输和生长等动态活动的定量测量能力。在这项工作中,我们描述了一种通过定量相位成像和深度卷积神经网络估计相关荧光信号,从而实现具有抗体染色特异性的无标记活细胞成像的方法。该计算推断的荧光图像随后用于生成语义分割图,标注活体未标记神经培养物的亚细胞区室。这些合成荧光图进一步应用于研究海马神经元的延时发育,突出了细胞干质量产生与细胞核及神经突内动态运输活动之间的关系。我们的实现提供了一种高通量策略,可动态分析神经网络树突化,具有高特异性,且不存在与荧光标记相关的典型光毒性和光漂白限制。