论文,建立了基于人工智能在三维超显微电镜图像中自动检测并分割带状突触与线粒体的方法,揭示了内毛细胞两种亚型在结构和功能上的差异,以及线粒体网络的组织方式与带状突触的关联
研究人员使用装配有内置连续切片装置的蔡司场发射扫描电镜GeminiSEM对中耳蜗区域进行三维成像,并使用蔡司局部电荷补偿器消除荷电效应,以保证高质量和高稳定性的连续图片采集。
研究人员使用11 x 11 x 40 nm和12 x 12 x 50 nm的分辨率对两个耳蜗样品成像,分别获得了体积为262 x 194 x 100 μm3和215 x 253 x 154 μm3的三维图像数据。结合图像自动检测与分割流程,研究人员对34个内毛细胞进行了三维重构,检测到643个带状突触和超过5万个线粒体,并对他们的分布和相互关系进行了三维分析。
文献[1]
▲ 蔡司场发射扫描电镜GeminiSEM(左)和全自动内置连续切片系统(右)
值得一提的是,研究人员曾使用本篇论文中的三维电镜数据构建了具有突触分辨率的小鼠耳蜗神经回路,揭示了内毛细胞与听神经突触连接的多样性和复杂性,结论发表于2021年的Cell Reports。而在本篇论文中,研究人员针对内毛细胞的带状突触和线粒体网络进行分析,从结构上揭示了内毛细胞两种亚型的差异,并建立了内毛细胞内可能的功能域划分,进一步揭示了听觉信息传递机制的结构基础[2]。
Neuroscience Bulletin 2022年第3期封面文章 | 耳蜗内毛细胞功能亚型与关键功能细胞器的结构表征,见参考文献[3]
[1]Liu J, Wang SX, Lu Y, Wang HY, Wang FF, Qiu MX, et al. Aligned organization of synapses and mitochondria in auditory hair cells. Neurosci Bull 2022, 38: 235–248.
[2] Hua et al. Electron Microscopic Reconstruction of Neural Circuitry in the Cochlea. Cell Reports 2021, 34.
[3] Neuroscience Bulletin 2022年第3期封面文章│耳蜗内毛细胞功能亚型与关键功能细胞器的结构表征
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