Kurzinformation vom 24. September 2020
Software für Hightech-Mikroskopie
Effizientere Datenauswertung von Mikroskopieaufnahmen
Die kostenlose und frei zugängliche Software Correlia soll Forscher*innen bei der Datenauswertung im Bereich der korrelativen Mikroskopie unterstützen. Sie wurde gemeinsam von einem Masterstudierenden der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur (HTWK) Leipzig sowie von UFZ- und HTWK-Forschern am ProVIS-Zentrum des UFZ entwickelt.
Foto: Matthias Schmidt
Der Ingenieurwissenschaftler Florens Rohde, der mittlerweile an der Universität Leipzig promoviert, programmierte eine Software, mit der sich verschiedene mikroskopische Modalitäten ein und derselben Probe aufeinander registrieren lassen und die enthaltenen Informationen verknüpft werden können. So können beispielsweise lichtoptische Bilder der Anatomie der Proben im Lebendzustand, rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen der Feinstruktur nach Fixierung und Trocknung sowie massenspektrometrische Bilder der chemischen Zusammensetzung aus dem bildgebenden Sekundärionen-Massenspektrometer kombiniert werden. Diese Überlagerung erfordert, dass variierende Bildausschnitte aufeinander ausgerichtet werden müssen. Zudem müssen innerhalb der jeweiligen "Region of Interest" die modalitätsbedingten nichtlinearen Abbildungsfehler und die präparierungsbedingten Verzerrungen der Probe kompensiert und so Bilder verschiedener Modalitäten möglichst exakt in Deckung gebracht werden.
Die dafür notwendigen Programmierarbeiten sowie Tests an realen mikroskopischen Datensätzen führte Florens Rohde im Rahmen seiner Masterarbeit am ProVIS-Zentrum des UFZ durch, wo ihn HTWK-Professor Dr. Ulf-Dietrich Braumann und UFZ-Forscher Dr. Matthias Schmidt gemeinsam betreuten . Matthias Schmidt ist als Physiker am ProVIS-Zentrum zur Visualisierung biochemischer Prozesse auf zellulärer Ebene für die Elektronen- und Helium-Ionen-Rastermikroskopie zuständig und hatte im Vorfeld der gemeinsamen Arbeiten an Correlia bereits eine Software entwickelt, die mikroskopische Bilder verwalten und anhand manuell gesetzter Landmarken linear registrieren kann. Florens Rohde baute auf diesen Arbeiten auf und entwickelte Correlia zu einer flexiblen und bedienungsfreundlichen Software, welche nunmehr über mehrere, kaskadierbare lineare sowie elastische Registrierungsalgorithmen verfügt. "Der zentrale Vorteil der Correlia-Software ist, dass sie Forschern erlaubt, Mikrographien verschiedener Mikroskophersteller und unterschiedlicher Modalitäten in einem Projekt zu korrelieren und zu verwalten. Wir haben dadurch ein Hilfsmittel für korrelative Mikroskopie-Workflows, wie sie am ProVIS etabliert wurden, geschaffen, von dem wir hoffen, dass es auch an anderen Mikroskopieplattformen weltweit Verwendung finden wird", sagt Schmidt.
Die Dokumentation der Software publizierten die Forscher in der Oktoberausgabe des Fachblatts "Journal of Microscopy". Eine Abbildung daraus ziert deren Cover.
Publikation:
Florens Rohde, Ulf-Dietrich Braumann, Matthias Schmidt: Correlia: an ImageJ plug?in to co?register and visualise multimodal correlative micrographs; Journal of Microscopy
https://doi.org/10.1111/jmi.12928
Hintergrundinformationen:
https://fing.htwk-leipzig.de/no_cache/en/fakultaet/newsdetail18/artikel/3409/
Weitere Informationen
Dr. Matthias Schmidt
UFZ-Department Isotopenbiogeochemie
matthias.schmidt@ufz.de
UFZ-Pressestelle
Susanne Hufe
Telefon: +49 341 235-1630
presse@ufz.de
Im Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Ursachen und Folgen der weit reichenden Veränderungen der Umwelt und erarbeiten Lösungsoptionen. In sechs Themenbereichen befassen sie sich mit Wasserressourcen, Ökosystemen der Zukunft, Umwelt- und Biotechnologien, Chemikalien in der Umwelt, Modellierung und sozialwissenschaftlichen Fragestellungen. Das UFZ beschäftigt an den Standorten Leipzig, Halle und Magdeburg circa 1.100 Mitarbeitende. Es wird vom Bund sowie von Sachsen und Sachsen-Anhalt finanziert.
www.ufz.deDie Helmholtz-Gemeinschaft identifiziert und bearbeitet große und vor allem drängende Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft. Ihre Aufgabe ist es, langfristige Forschungsziele von Staat und Gesellschaft zu erreichen. Damit sollen die Lebensgrundlagen der Menschen erhalten und sogar verbessert werden. Helmholtz besteht aus 19 naturwissenschaftlich-technologischen und medizinisch-biologischen Forschungszentren.
www.helmholtz.de