Bacterial image analysis based on time-lapse microscopy

Σχετικά έγγραφα
R package development for the analysis and visualization of single-cell data extracted from bacterial time-lapse microscopy cell-movies

NATIONAL AND KAPODISTRIAN UNIVERSITY OF ATHENS SCHOOL OF SCIENCE FACULTY OF INFORMATICS AND TELECOMMUNICATIONS

Splice site recognition between different organisms

Προσδιορισμός Σημαντικών Χαρακτηριστικών της Αυθόρμητης Δραστηριότητας Απομονωμένου Εγκεφαλικού Φλοιού in vitro

A method for identifying TSS from CAGE data using a Genomic Signal Processing approach

Characterization of the molecular networks that control pathogenic T-cell driven responses in Multiple Sclerosis using RNA-seq analysis software

NATIONAL AND KAPODISTRIAN UNIVERSITY OF ATHENS SCHOOL OF SCIENCE DEPARTMENT OF INFORMATICS AND TELECOMMUNICATIONS

In silico modeling studies of the immune modulatory mechanisms in Inflammatory Bowel Disease

Simulation of a Molecular Imaging System based on Optoacoustic (Photoacoustic) Tomography

Inferring regulatory subnetworks through the analysis of genome-wide expression profiles

Radiogenomics methods on the relationship between molecular and imaging characteristics to improve breast cancer classification

Current state-of-the-art of the research conducted in mapping protein cavities binding sites of bioactive compounds, peptides or other proteins

Development of a pipeline for secondary and tertiary structural analysis of human mirna targeting

þÿ ½ Á Å, ˆ»µ½± Neapolis University þÿ Á̳Á±¼¼± ¼Ìù±Â ¹ º à Â, Ç» Ÿ¹º ½ ¼¹ºÎ½ À¹ÃÄ ¼Î½ º±¹ ¹ º à  þÿ ±½µÀ¹ÃÄ ¼¹ µ À»¹Â Æ Å

«ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΑΣΤΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΚΥΠΡΟ. ΛΥΣΕΙΣ ΣΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥΣ»

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΙΡΑΙΩΣ ΤΜΗΜΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΑΜΕΣΕΣ ΞΕΝΕΣ ΕΠΕΝΔΥΣΕΙΣ ΣΕ ΕΥΡΩΠΑΙΚΕΣ ΧΩΡΕΣ

Πανεπιστήµιο Πειραιώς Τµήµα Πληροφορικής

ΑΠΟΓΡΑΦΙΚΟ ΔΕΛΤΙΟ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΙΤΛΟΣ

Study of In-vehicle Sound Field Creation by Simultaneous Equation Method

Μεταπτυχιακή διατριβή. Ανδρέας Παπαευσταθίου

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. Μάρκετινγκ Αθλητικών Τουριστικών Προορισμών 1

CYPRUS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY. Faculty of Engineering and Technology. Department of Civil Engineering and Geomatics. Dissertation Thesis

NATIONAL AND KAPODISTRIAN UNIVERSITY OF ATHENS SCHOOL OF SCIENCE DEPARTMENT OF INFORMATICS AND TELECOMMUNICATIONS

Η Επίδραση των Events στην Απόδοση των Μετοχών

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΠΩΣ ΕΠΗΡΕΑΖΕΙ Η ΜΕΡΑ ΤΗΣ ΕΒΔΟΜΑΔΑΣ ΤΙΣ ΑΠΟΔΟΣΕΙΣ ΤΩΝ ΜΕΤΟΧΩΝ ΠΡΙΝ ΚΑΙ ΜΕΤΑ ΤΗΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΡΙΣΗ

Πεξηβάιινλ θαη Αλάπηπμε ΔΘΝΙΚΟ ΜΔΣΟΒΙΟ ΠΟΛΤΣΔΥΝΔΙΟ ΓΙΔΠΙΣΗΜΟΝΙΚΟ - ΓΙΑΣΜΗΜΑΣΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΔΣΑΠΣΤΥΙΑΚΧΝ ΠΟΤΓΧΝ (Γ.Π.Μ..) "ΠΔΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΙ ΑΝΑΠΣΤΞΗ"

Web-Interface for querying and visualizing Alcoholic Liver Disease Patients data from database using GraphQL

ΣΤΙΓΜΙΑΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΜΕΙΓΜΑΤΟΣ ΥΛΙΚΟΥ ΜΕΣΑ ΑΠΟ ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΦΥΣΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

Περιοχή διαγωνισμού Rethink Athens

ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. «Θεσμικό Πλαίσιο Φωτοβολταïκών Συστημάτων- Βέλτιστη Απόδοση Μέσω Τρόπων Στήριξης»

ΑΠΟΓΡΑΦΙΚΟ ΔΕΛΤΙΟ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ ΤΙΤΛΟΣ Συμπληρώστε τον πρωτότυπο τίτλο της Διδακτορικής διατριβής ΑΡ. ΣΕΛΙΔΩΝ ΕΙΚΟΝΟΓΡΑΦΗΜΕΝΗ

Βιοπληροφορική. Μαργαρίτα Θεοδωροπούλου. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας, Λαμία 2016

Χαρακτηρισμός της Ανισοτροπίας Επιφανειών και Εικόνων: Ταξινόμηση, Προτυποποίηση και Ανάλυση Κλίμακας

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής

ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ Οι Υποθέσεις Η Απλή Περίπτωση για λi = μi 25 = Η Γενική Περίπτωση για λi μi..35

Παράλληλος προγραμματισμός περιστροφικών αλγορίθμων εξωτερικών σημείων τύπου simplex ΠΛΟΣΚΑΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ

þÿ ¼ ¼± Ä Â ÆÅùº  ÃÄ ½

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΤΩΝ ΚΟΜΒΩΝ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟΥΣ ΕΥΡΩΚΩΔΙΚΕΣ

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΔΙΑΓΝΩΣΗΣ ΤΗΣ ΝΟΣΟΥ ΑΛΤΣΧΑΙΜΕΡ ΜΕ FMRI

Ευφυές Σύστημα Ανάλυσης Εικόνων Μικροσκοπίου για την Ανίχνευση Παθολογικών Κυττάρων σε Εικόνες Τεστ ΠΑΠ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

þÿ ½ ÁÉÀ ºµ½ÄÁ¹º ÀÁ à ³³¹Ã Ä þÿ Á³±½Éù±º  ±»»±³  ¼ ÃÉ þÿà» Á Æ Á¹±º Í ÃÅÃÄ ¼±Ä Â.

ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΑΓΩΓΗΣ

þÿ¼ ½ ±Â : ÁÌ» Â Ä Å ÃÄ ²µ þÿä Å ÃÇ»¹º Í Á³ Å

: Monte Carlo EM 313, Louis (1982) EM, EM Newton-Raphson, /. EM, 2 Monte Carlo EM Newton-Raphson, Monte Carlo EM, Monte Carlo EM, /. 3, Monte Carlo EM

Ανάπτυξη διαδικτυακής διαδραστικής εκπαιδευτικής εφαρμογής σε λειτουργικό σύστημα Android

Επιβλέπουσα Καθηγήτρια: ΣΟΦΙΑ ΑΡΑΒΟΥ ΠΑΠΑΔΑΤΟΥ

«ΑΝΑΠΣΤΞΖ ΓΠ ΚΑΗ ΥΩΡΗΚΖ ΑΝΑΛΤΖ ΜΔΣΔΩΡΟΛΟΓΗΚΩΝ ΓΔΓΟΜΔΝΩΝ ΣΟΝ ΔΛΛΑΓΗΚΟ ΥΩΡΟ»

Statistical Inference I Locally most powerful tests

ΠΙΛΟΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΑΥΤΟΝΟΜΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΛΟΗΓΗΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΥΨΗΛΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΟΡΘΟΦΩΤΟΓΡΑΦΙΩΝ ΓΕΩΡΓΙΚΩΝ ΕΚΤΑΣΕΩΝ

ΠΤΥΧΙΑΚΗ/ ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Σπανό Ιωάννη Α.Μ. 148

Ανάλυση σχημάτων βασισμένη σε μεθόδους αναζήτησης ομοιότητας υποακολουθιών (C589)

Αλληλεπίδραση Ανωδοµής-Βάθρων-Θεµελίωσης-Εδάφους σε Τοξωτή Οδική Μεταλλική Γέφυρα µε Σύµµικτο Κατάστρωµα

Constantinou, Andreas

2 Composition. Invertible Mappings

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ. Πτυχιακή εργασία ΟΛΙΣΘΗΡΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΜΑΚΡΟΥΦΗ ΤΩΝ ΟΔΟΔΤΡΩΜΑΤΩΝ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

CYPRUS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Faculty of Geotechnical Sciences and Environmental Management Department of Environmental Science and Technology

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ. Πτυχιακή εργασία

Πτυχιακή διατριβή. Η επίδραση της τασιενεργής ουσίας Ακεταλδεΰδης στη δημιουργία πυρήνων συμπύκνωσης νεφών (CCN) στην ατμόσφαιρα

Εκτεταμένη περίληψη Περίληψη

Η ΨΥΧΙΑΤΡΙΚΗ - ΨΥΧΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΑΓΜΑΤΟΓΝΩΜΟΣΥΝΗ ΣΤΗΝ ΠΟΙΝΙΚΗ ΔΙΚΗ

Ηλεκτρονικός οδηγός για τους φοιτητές ενός Α.Ε.Ι.

ST5224: Advanced Statistical Theory II

Georgiou, Styliani. Neapolis University. þÿ ±½µÀ¹ÃÄ ¼¹ µ À»¹Â Æ Å

Κάθε γνήσιο αντίγραφο φέρει υπογραφή του συγγραφέα. / Each genuine copy is signed by the author.

ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΓΙΑ ΤΗ ΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΜΕΛΕΤΩΝ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΓΡΟΤΙΚΕΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΕΣ ΜΕ ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΑΓΡΟΤΙΚΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ & ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ

Οικονοµετρική ιερεύνηση των Ελλειµµάτων της Ελληνικής Οικονοµίας

(1) A lecturer at the University College of Applied Sciences in Gaza. Gaza, Palestine, P.O. Box (1514).

Σχολή Μηχανικής και Τεχνολογίας. Πτυχιακή διατριβή

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΕΤΑΙΡΙΚΗ ΚΟΙΝΩΝΙΚΗ ΕΥΘΥΝΗ ΣΤΗΝ ΝΑΥΤΙΛΙΑΚΗ ΒΙΟΜΗΧΑΜΙΑ

Κτίρια nζεβ και προσομοίωση με την χρήση του energy+

Πανεπιστήµιο Πειραιώς Τµήµα Πληροφορικής

Automating Free Energy Perturbation Calculations For Drug Design

ΦΩΤΟΓΡΑΜΜΕΤΡΙΚΕΣ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗ ΜΕΛΕΤΗ ΘΕΜΑΤΩΝ ΔΑΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

Έξυπνα ενεργειακά δίκτυα

Σχολή Μηχανικής και Τεχνολογίας. Πτυχιακή εργασία

Πτυχιακή Εργασι α «Εκτι μήσή τής ποιο τήτας εικο νων με τήν χρή σή τεχνήτων νευρωνικων δικτυ ων»

«Χρήσεις γης, αξίες γης και κυκλοφοριακές ρυθμίσεις στο Δήμο Χαλκιδέων. Η μεταξύ τους σχέση και εξέλιξη.»

Proforma F. Flood-CBA#2 Training Seminars. Περίπτωση Μελέτης Ποταμός Έ βρος, Κοινότητα Λαβάρων

Περίληψη (Executive Summary)

þÿš ź ÍÄÃ, Éĵ¹½ Neapolis University þÿ Á̳Á±¼¼± ¼Ìù±Â ¹ º à Â, Ç» Ÿ¹º ½ ¼¹ºÎ½ À¹ÃÄ ¼Î½ º±¹ ¹ º à  þÿ ±½µÀ¹ÃÄ ¼¹ µ À»¹Â Æ Å

Splice Site Prediction Using Transfer Learning

ΚΒΑΝΤΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ. Πτυχιακή διατριβή. Ονοματεπώνυμο: Αργυρώ Ιωάννου. Επιβλέπων καθηγητής: Δρ. Αντρέας Χαραλάμπους

ΟΙΚΟΝΟΜΟΤΕΧΝΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΝΟΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΑΥΤΟΝΟΜΟΥ ΝΗΣΙΟΥ ΜΕ Α.Π.Ε

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΡΗΤΗΣ. Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμήμα Εφαρμοσμένης Πληροφορικής & Πολυμέσων

ΣΥΝΕΔΡΙΑΚΟ - ΠΟΛΙΤΙΣΤΙΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΛΑΡΝΑΚΑΣ ΣΕ ΠΡΩΗΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟ ΤΟΠΟ ΤΟΦΑΡΙΔΟΥ ΝΙΚΟΛΕΤΤΑΤΟΦΑΡΙΔΟΥ, ΤΡΙΑΝΤΑΦΥΛΛΟΥ ΧΑΡΙΚΛΕΙΑ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Κ.

ΑΝΩΤΑΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΠΕΙΡΑΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟΥ ΤΟΜΕΑ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

Study of urban housing development projects: The general planning of Alexandria City

AΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

Μελέτη των μεταβολών των χρήσεων γης στο Ζαγόρι Ιωαννίνων 0

Transcript:

NATIONALANDKAPODISTRIAN UNIVERSITY OF ATHENS SCHOOL OF SCIENCES DEPARTMENT OF INFORMATICS AND TELECOMMUNICATIONS POSTGRADUATE PROGRAM "INFORMATION TECHNOLOGIES IN MEDICINE AND BIOLOGY" MASTER THESIS Bacterial image analysis based on time-lapse microscopy Athanasios D. Balomenos SUPERVISOR: Elias Manolakos, Associate Professor COSUPERVISOR: Panagiotis Tsakanikas, Postdoctoral Researcher ATHENS AUGUST 2013

ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ "ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΚΑΙ ΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ" ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Επεξεργασία βακτηριακής εικόνας από time-lapse μικροσκοπία Αθανάσιος Δ. Μπαλωμένος ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Ηλίας Μανωλάκος, Αναπληρωτής Καθηγητής ΣΥΝΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Παναγιώτης Τσακανίκας, Μεταδιδακτορικός Ερευνητής ΑΘΗΝΑ ΑΥΓΟΥΣΤΟΣ 2013

MASTER THESIS Bacterial image analysis based on time-lapse microscopy Athanasios D. Balomenos R.N.: PIV084 SUPERVISOR: Elias Manolakos, Associate Professor COSUPERVISOR: Panagiotis Tsakanikas, Postdoctoral Researcher EXAMINING COMMITTEE: Katia Karalis, Investigator - Associate Professor Level, Biomedical Research Foundation of the Academy of Athens Elias Manolakos, Associate Professor Alexandros Eleftheriadis, Associate Professor August 2013

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Επεξεργασία βακτηριακής εικόνας από time-lapse μικροσκοπία Αθανάσιος Δ. Μπαλωμένος Α.Μ.:ΠΙΒ084 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Ηλίας Μανωλάκος, Αναπληρωτής Καθηγητής ΣΥΝΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Παναγιώτης Τσακανίκας, Μεταδιδακτορικός Ερευνητής ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ: Κάτια Καραλή, Ερευνήτρια Β, Ίδρυμα Ιατροβιολογικών Ερευνών της Ακαδημίας Αθηνών (ΙΙΒΕΑΑ) Ηλίας Μανωλάκος, Αναπληρωτής Καθηγητής, Πανεπιστήμιο Αθηνών Αλέξανδρος Ελευθεριάδης, Αναπληρωτής Καθηγητής, Πανεπιστήμιο Αθηνών Αύγουστος 2013

ABSTRACT Time-lapse microscopy now enables detailed imaging data generation and monitoring of dynamic cellular processes at the single cell level. Recent studies have highlighted the usage and importance of this technology for investigating biological noise in gene regulation, cell growth and proliferation etc. Mathematical and statistical model development is of growing interest in capturing and testing hypothesis regarding the dynamical behavior of biological systems. Modeling bacterial communities forming biofilms relies on the efficient and accurate extraction of information from time-lapse microscopy data (image frame sequences) of growing bacterial colonies. However, the analysis of such "cell movies" data is currently very time consuming and error prone since it is essentially performed by human-experts. In this thesis we address this important limitation in a multi-resolution image analysis framework. We have developed a methodology for identifying accurately the boundaries of individual bacterial cells and tracking them from frame to frame so as to construct the cells genealogy (bacterial cell segmentation and lineage tree construction) even in large-size microbial communities where there is great difficulty in identifying the individual cell boundaries. The automated and novel pipeline of algorithms we have developed combines methods from image processing and machine learning to segment and track bacteria precisely. The pipeline has been tested and evaluated with two different cell movies datasets and several images produced by different labs. The developed methodology has been shown to achieve high F-measure score (above 95%) in each evaluation case. It can be applied to different image modalities, such as phase contrast, bright field, and fluorescent, produced by optical and confocal microscopy. Using extensive experimentation we demonstrate the robustness and reliability of the proposed pipeline regardless of the image modality used. Our image processing pipeline is fully automated, computationally efficient and suitable for high throughput analysis of bacterial cell movies without any human intervention on its calibration. SUBJECT AREA: Image Analysis and Machine Learning KEYWORDS: bacterial segmentation, cell counting, cell lineage construction, cell feature extraction and visualization, expectation-maximization.

ΠΕΡΙΛΗΨΗ H time-lapse μικροσκοπία επιτρέπει πλέον τη λεπτομερή δημιουργία δεδομένων από δυναμικές κυτταρικές διεργασίες σε επίπεδο μεμονωμένων κυττάρων (single cell level). Πρόσφατες μελέτες έχουν τονίσει τη χρήση και τη σημασία αυτής της τεχνολογίας για τη διερεύνηση του βιολογικού θορύβου στη ρύθμιση των γονιδίων, την ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό κυττάρων κλπ. Τα μαθηματικά και τα στατιστικά μοντέλα παρουσιάζουν αυξανόμενο ενδιαφέρον για τη σύλληψη και τον έλεγχο υποθέσεων σχετικά με τη δυναμική συμπεριφορά των βιολογικών συστημάτων. Για τις βακτηριακές κοινότητες που σχηματίζουν βιοϋμένια αυτό εξαρτάται από την αποτελεσματική και ακριβή άντληση πληροφοριών από δεδομένα time-lapse μικροσκοπίας (ακολουθίες εικόνων) αναπτυσσόμενων βακτηριακών αποικιών. Ωστόσο, η ανάλυση τέτοιων δεδομένων «κυτταρικών ταινιών» σήμερα είναι πολύ χρονοβόρα και επιρρεπής σε λάθη, δεδομένου ότι ουσιαστικά πραγματοποιείται από έναν άνθρωποεμπειρογνώμονα. Στην παρούσα εργασία ασχολούμαστε με αυτό το σημαντικό περιορισμό σε ένα πολλαπλής ανάλυσης πλαίσιο επεξεργασίας εικόνας. Έχουμε αναπτύξει μια μεθοδολογία που προσδιορίζει με ακρίβεια τα όρια μεμονωμένων βακτηριακών κυττάρων, τα ανιχνεύει από εικόνα σε εικόνα και κατασκευάζει τη γενεαλογία τους (κατάτμηση βακτηριακών κυττάρων και κατασκευή γενεαλογικών δέντρων) ακόμη και σε μεγάλες μικροβιακές κοινότητες όπου υπάρχει μεγάλη δυσκολία στον προσδιορισμό των επιμέρους ορίων των κυττάρων. Η αυτοματοποιημένη και καινοτόμος σωλήνωση (pipeline) των αλγορίθμων που αναπτύξαμε συνδυάζει μεθόδους από την επεξεργασία εικόνας και τη μηχανική μάθηση για την ακριβή βακτηριακή κατάτμηση και ανίχνευση. Η προτεινόμενη μεθοδολογία έχει δοκιμαστεί και αξιολογηθεί με δύο διαφορετικά σύνολα δεδομένων κυτταρικών ταινιών και αρκετές ανεξάρτητες εικόνες από διαφορετικά εργαστήρια. Έχουμε αποδείξει ότι η μέθοδος που αναπτύχθηκε επιτυγχάνει υψηλή βαθμολογία F-measure (άνω του 95%) σε κάθε περίπτωση αξιολόγησης. Επίσης το λογισμικό μπορεί να εφαρμοστεί σε διαφορετικούς τύπους εικόνας, όπως phasecontrast, bright field, και φθορίζουσας (fluorescent), που προέρχονται τόσο από οπτική όσο και από συνεστιακή μικροσκοπία. Πραγματοποιώντας εκτεταμένα πειράματα που αποδεικνύουν την ευρωστία και την αξιοπιστία της προτεινόμενης σωλήνωσης, ανεξάρτητα από το τύπο της εικόνας που χρησιμοποιείται. H μεθοδολογία επεξεργασίας εικόνας, που αναπτύξαμε, είναι πλήρως αυτοματοποιημένη, υπολογιστικά αποδοτική και κατάλληλη για υψηλής ρυθμαπόδοσης ανάλυση βακτηριακών κυτταρικών ταινιών χωρίς καμία ανθρώπινη παρέμβαση κατά τη βαθμονόμηση της. ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΧΗ: Ανάλυση Εικόνας και Μηχανική Μάθηση ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ: Βακτηριακή κατάτμηση, απαρίθμηση κυττάρων, δημιουργία κυτταρικής γενεαλογίας, εξαγωγή και οπτικοποίηση βακτηριακών χαρακτηριστικών, expectation-maximization.