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Use of Artificial Neural Network based system to evaluate viability and quality of mouse embryos

Grant number: 11/06179-7
Support Opportunities:Scholarships in Brazil - Scientific Initiation
Start date: July 01, 2011
End date: April 30, 2012
Field of knowledge:Agronomical Sciences - Veterinary Medicine - Animal Reproduction
Principal Investigator:Marcelo Fábio Gouveia Nogueira
Grantee:Felipe Delestro Matos
Host Institution: Faculdade de Ciências e Letras (FCL-ASSIS). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Assis. Assis , SP, Brazil
Associated research grant:06/06491-2 - Embryonic chimerism on murine and bovine species: Pattern of interaction between inner cell mass - from embryos produced in vivo - and recipient embryos produced in vitro, AP.JP

Abstract

Determinar a viabilidade e a qualidade de embriões, por meio de métodos eficientes, rápidos e baratos é uma necessidade tanto para o desenvolvimento de atividades científicas quanto para protocolos clínicos de fertilização in vitro e in vivo. Uma promissora possibilidade é o desenvolvimento de um "software" capaz de, mediante a análise de uma imagem digital capturada de um embrião, predizer a sua probabilidade em desenvolver-se. Como a análise e a interpretação computacional de imagens requerem métodos complexos, será utilizada - no processamento - a programação em Redes Neurais Artificiais (RNAs). As RNAs simulam, in silico, o funcionamento de um neurônio humano, permitindo estratégias de programação paralela - que seriam inviáveis por meio de métodos clássicos - e realizando o processamento de problemas não-lineares, que envolvem múltiplas variáveis interagindo entre si. Serão capturadas imagens digitais de embriões de camundongos (câmera digital Nikon "Digital Sight" DS-Ri1 acoplada a microscópio invertido Nikon Eclipse Ti) em diversas fases de desenvolvimento embrionário e qualidades. Parâmetros específicos relacionados com a intensidade de coloração dos blastômeros (normalizados pela intensidade da zona pelúcida), porcentagem da área ocupada pelas células embrionárias (em relação ao diâmetro da zona pelúcida), "esfericidade" da massa celular, porcentagem de células vivas e mortas, fase de desenvolvimento embrionário (individual e média do grupo de embriões obtidos em uma mesma colheita) e dia pós-cobertura da doadora, serão obtidos quer mediante um programa específico para mensuração de imagens digitais (software Nikon NIS-Elements AR) quer pela avaliação visual de um técnico treinado (últimos dois parâmetros descritos). Os valores desses parâmetros serão utilizados na implementação de uma RNA que tenha um valor preditivo da qualidade embrionária próximo ao padrão (avaliação morfológica visual realizada por técnico experiente). As RNAs serão executadas mediante modificações e "treinamentos" de um algoritmo base (programa MATLAB) e com a colaboração formal (co-orientação) do Prof. Dr. José Celso Rocha (Departamento de Ciências Biológicas, FCL, Unesp, Assis) com formação de pós-graduação em engenharia aeronáutica e mecânica (ITA e USP, respectivamente para o mestrado e o doutorado).

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Scientific publications
(References retrieved automatically from Web of Science and SciELO through information on FAPESP grants and their corresponding numbers as mentioned in the publications by the authors)
ROCHA, JOSE C.; PASSALIA, FELIPE; MATOS, FELIPE D.; MASERATI, JR., MARC P.; ALVES, MAYRA F.; DE ALMEIDA, TAMIE G.; CARDOSO, BRUNA L.; BASSO, ANDREA C.; NOGUEIRA, MARCELO F. G.. Methods for assessing the quality of mammalian embryos: How far we are from the gold standard?. JORNAL BRASILEIRO DE REPRODUCAO ASSISTIDA, v. 20, n. 3, p. 150-158, . (12/50533-2, 12/20110-2, 06/06491-2, 11/06179-7)
ROCHA, JOSE CELSO; PASSALIA, FELIPE JOSE; MATOS, FELIPE DELESTRO; TAKAHASHI, MARIA BEATRIZ; MASERATI, JR., MARC PETER; ALVES, MAYRA FERNANDA; DE ALMEIDA, TAMIE GUIBU; CARDOSO, BRUNA LOPES; BASSO, ANDREA CRISTINA; GOUVEIA NOGUEIRA, MARCELO FABIO. Automatized image processing of bovine blastocysts produced in vitro for quantitative variable determination. SCIENTIFIC DATA, v. 4, . (16/19004-4, 11/06179-7, 06/06491-2, 13/05083-1, 12/50533-2, 12/20110-2)
ROCHA, JOSE CELSO; PASSALIA, FELIPE JOSE; MATOS, FELIPE DELESTRO; TAKAHASHI, MARIA BEATRIZ; CINICIATO, DIEGO DE SOUZA; MASERATI, MARC PETER; ALVES, MAYRA FERNANDA; DE ALMEIDA, TAMIE GUIBU; CARDOSO, BRUNA LOPES; BASSO, ANDREA CRISTINA; et al. A Method Based on Artificial Intelligence To Fully Automatize The Evaluation of Bovine Blastocyst Images. SCIENTIFIC REPORTS, v. 7, . (11/06179-7, 06/06491-2, 13/05083-1, 12/50533-2, 12/20110-2)