基于golgi染色鼠脑图集的桶状皮层神经元三维形态分析

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1、分类号学号M201272653学校代码10487密级硕士学位论文基于Golgi染色鼠脑图集的桶状皮层神经元三维形态分析学位申请人：王思敏学科专业：生物医学工程指导教师：李安安副教授答辩日期：2015.5.20AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceinEngineeringStudyof3DNeuronalMorphologyofBarrelCortexbasedontheGolgi-stainedMouseBrain

2、ImageSetCandidate:WangSiminMajor:BiomedicalEngineeringSupervisor:Assoc.Prof.LiAnanHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完

3、全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文*摘要神经元形态的多样性对

4、于大脑完成各种功能至关重要，脑疾病也常伴随神经元形态的变化。因此，研究神经元形态，尤其是承载复杂脑功能的皮层神经元的形态，对于揭示大脑的奥秘具有重要意义。Golgi染色能对神经元进行稀疏且随机标记，是神经元形态研究的重要工具。但传统Golgi染色常应用于一定厚度的脑组织切片，获取二维层次的神经元形态。结合改良后的Golgi-Cox染色技术和显微光学断层成像（Micro-OpticalSectioningTomography，MOST）技术，能获取Golgi染色小鼠全脑且亚微米水平的连续切片图像数据，为神经元三维形态研究提供了新的材料。基于两

5、套Golgi染色-MOST高分辨小鼠全脑图像数据集，本文以皮层神经元的典型代表——桶状皮层神经元为对象，研究了借助原始全脑图像数据集获取并分析桶状皮层神经元三维形态数字化模型的完整研究流程。其中，本文主要解决了以下三个问题：首先，在原始数据预处理中，通过抽样平均和固定冗余像素裁剪参数消除了利用灰度分布计算裁剪参数可能导致的图像损失；在周期噪声去除前同步完成图像拼接和尺寸统一，有效消除了噪声干扰对后续神经元形态分析准确性和效率的影响；借助经典参考图谱以及最小值投影图，完成了在全脑图集中定位和提取桶状皮层B1SF区。其次，在桶状皮层神经元三维形

6、态提取中，通过交互式分割，获取了50个桶状皮层神经元突起和胞体轮廓的数字化三维形态模型。最后，在神经元形态学分析中，用6种常见的形态学参数对所得到的神经元三维形态进行了定量计算和初步分析；并将所得到的结果和神经元形态数据库NeuroMorpho.org所提供的相关结果进行了初步对照分析。本文探索的基于Golgi染色鼠脑图集的皮层神经元三维形态的基本研究方法有望推广到多个脑区，甚至全脑范围，为借助高分辨海量全脑图像数据集进行更为深入的神经元形态学研究奠定了基础。关键词：Golgi染色小鼠全脑图集神经元三维形态桶状皮层图像分割形态学分析*本课题

7、得到国家自然科学基金（批准号：81171067，61102122）的资助。I华中科技大学硕士学位论文*AbstractThediversityofneuronalmorphologiesiscriticaltobrainfunctions,whilebraindisordersarealwaysaccompaniedwithvariationsofneuronalmorphology.Consequently,forthepurposeofdecipheringthebrainmystery,it’sofgreatsignificancet

8、ostudytheneuronalmorphology,especiallythemorphologyofthecorticalneurons.Asoneofthemostimp