Mikroskopske slike graničnih neurona zupčastog jedra čoveka: parametri nelinearne kvantitativne analize i ispitivanje njihove raspodele sa starošću
Sažetak
Uvod: Zupčasto jedro (Nucleus dentatus) čoveka predstavlja klaster neurona smeštenih duboko u beloj masi malog mozga. Pripada grupi od četiri jedra i kao najveće smešteno je u najdaljoj lateralnoj poziciji. Neuroni zupčastog jedra na osnovu veličine, morfologije i funkcije podeljeni su na velike glavne i male neurone koji formiraju lokalne neuronske mreže. Veliki neuroni su dalje podeljeni u četiri podgrupe: centralni neuroni, granični neuroni (spoljašnji i unutrašnji), intermedijerni asimetrični i intermedijerni fuziformni.
Cilj: Cilj našeg istraživanja je bio da ispitamo da li nelinearni parametri slike potvrđuju klasifikaciju graničnih neurona na spoljašnje i unutrašnje, kao i da ispitamo postojanje zavisnosti između parametara slike i starosti neurona.
Materijal i metode: U našem istraživanju korišćeno je 28 slika graničnih neurona zupčastog jedra čoveka: 16 unutrašnjih i 12 spoljašnjih. Ispitivani parametri su: površina neurona, dužina dendrita, broj primarnih dendrita, popunjenost prostora, nehomogenost slike i invarijantnost rotacije slike, oblik neurona, krivudavost i složenost dendita.
Rezultati: Naši rezultati su pokazali da ne postoji statistička značajnost parametara površine neurona, dužine dendrita i broja primarnih dendrita, dok popunjenost prostora, nehomogenost slike i invarijantnost rotacije slike, oblik neurona, krivudavost i složenost dendita pokazuju statističku značajnost. Takođe, nije utvrđena statistički značajna veza između posmatranih parametara i starosti neurona.
Zaključak: Iz navedenih podataka možemo zaključiti da je postojeća klasifikacija na spoljašnje i unutrašnje granične neurone validna, kao i da ne postoji značajna povezanost morfologije neurona i starosti ispitanika.
Ključne reči: granični neuroni, klasifikacija, nelinearna analiza, starost, zupčasto jedro
Reference
Sultan F, Hamodeh S and Baizer JS.The human dentate nucleus: A complex shape untangled. Neuroscience 2010; 167(4): 965-8.
Dum RP and Strick PL. An unfolded map of the cerebellar dentate nucleus and its projections to the cerebral cortex. J Neurophysiol 2003; 89(1): 634-9.
Marić DL, Milošević NT, Jelinek HF and Rajković K. Neurons of the human dentate nucleus: box-count method in the quantitative analysis of cell morphology. In: Proceedings of 19th International Conference on Control Systems and Computer Science, Vol. 2: Interdisciplinary approaches in fractal analysis IAFA 2013, I. Dumitrache, A. Magda Florea, F. Pop, Eds. Los Alamitos: The Institute of Electrical and Electronics Engineers; 2013, p. 319-24.
Krstonošić B, Milošević NT, Marić DL and Babović S. Quantitative analysis of spiny neurons in the adult human caudate nucleus: can it confirm the current qualitative cell classification? Acta Neurol Belg 2014; doi: 10.1007/s13760-014-0365-0.
Milošević NT. Fractal analysis of two dimensional images: parameters of the space-filling and shape. In: Proceedings of 20th International Conference on Control Systems and Computer Science, Vol. 2: IAFA: Fractal Analysis of Medical Images, I. Dumitrache, A. Magda Florea, F. Pop, A. Dumitrascu, Eds. Los Alamitos: The Institute of Electrical and Electronics Engineers 2015, p. 539-44.
Smith TG, Lange GD and MarksWB. Fractal methods and results in cellular morphology – dimensions, lacunarity and multifractals. J Neurosci Methods 1996; 69(2): 123-36.
Jelinek HF, Fernández E. Neurons and fractals: how reliable and useful are calculations of fractal dimension?” J Neurosci Methods 1998; 81: 9-18.
Zhang TY, Suen CY. A fast parallel algorithm for thinning digital patterns. CACM 1984; 27: 236-39.
Milošević NT. The morphology of brain neurons: box-counting method in quantitative analysis of 2D image, In: The Fractal Geometry of the Brain, A. Di Ieva, Ed. Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 2016, p. 109-27.
Ristanovic D, Milosevic NT, Stefanovic BD, Maric DL and Rajkovic K. Morphology and classification of large neurons in the adult human dentate nucleus: a qualitative and quantitative analysis of 2D images. Neurosci Res 2010; 67: 1-7.
Grbatinić I and Milošević N. Classification of adult human dentate nucleus border neurons: Artificial neural networks and multidimensional approach. J Theor Biol 2016; 404: 273–284.
Maric DL. Qualitative and Quantitative Analysis of Adult Human Dentate Nucleus Neurons Morphology (PhD thesis). Serbia: University of Novi Sad, 2010.
Grbatinic I, Maric DL and Milosevic NT. Neurons from the adult human dentate nucleus: neural networks in the neuron classification. J Theor Biol 2015; 370: 11-20.