Качественные серийные срезы эмбрионов человека на определенной стадии развития ограничены лишь немногими коллекциями во всем мире. Любое исследование действительных срезов подразумевает, что большое количество времени необходимо для локализации необходимых срезов. Т.к. непрактично отдавать образцы индивидуальным исследователям, лишь немногие способны провести тщательные исследования на подлинных образцах. При финансовой поддержке National Institute of Child Health and Human Development (NICHD) (Grant R01 HD37811, R.F.G., P.I.), была начата работа в 2000 под названием Virtual Human Embryo (VHE) DREM Project. DREM это акроним Digitally Reproduced Embryonic Morphology (Цифровое Воспроизведение Эмбриональной Морфологии). Вскоре после начала R. John Cork (R.J.C.) присоединился к проекту в качестве разработчика программного обеспечения со специальным упором на 3D компьютерные реконструкции и изображения. В 2002, the National Library of Medicine (NLM) предоставила 5 лет дополнительной поддержки для разработки программ анимации и реконструкции (Grant R01LM007591, R.J.C., P.I.). Фонд NLM привел в результате к конструкции подразделения VHE website, обозначенное HEIRLOOM (Human Embryo Imaging and Reconstruction Library Of Online Media), это обеспечило существенный успех базе данных DREM, предусмотренный созданием VHE website, создало дополнительные реконструкции 3D и анимации. Все данные HEIRLOOM собраны на дисках и вебсайте VHE-DREM.

В целом целью проекта было создание микроскопической секционной морфологии этих уникальных и очень ценных образцов, доступных всем исследователям, учителям и студентам, интересующимся эмбриологией человека. Соответствующие стадии 22 образцы были недоступны в Carnegie Collection, так что изображения срезов этой стадии получены из образцов Boyd Collection in Cambridge, England. Слайды, содержащие срезы, стали доступны для проекта благодаря любезности Professor Graham Burton, куратора этой коллекции. Слайды были переправлены в HDAC для оцифровки.

Каждый из отобранных серийных срезов для каждой из 23 стадий Carnegie был зарегистрирован на компьютере персоналом HDAC под надзором Elizabeth Lockett. Данные оцифровки затем отсылались в Computer Imaging Lab в LSUHSC Department of Cell Biology and Anatomy in New Orleans, Louisiana.

Базы данных оцифровки были собраны так, что содержат восстановленную морфологию наилучших образцов срезов в Carnegie Collection для каждой из 23 стадий. По крайней мере одна база данных была собрана для каждой стадии. Обычно 40 структур было мечено на изображении каждого среза при наименьшем увеличении (т.e., коэффициент масштабирования 1), повсюду использовалась официальная морфология от Terminologia Embryologica (Fig. 1). Все сегменты тела были идентифицированы как только они формировались. В целом приблизительно 14,250 web страниц включено в атлас, что потребовало от группы получения компьютерных изображений 12 лет на сборку. Проект VHE DREM создал приблизительно 3,347 оцифрованных, микроскопических, изображений срезов со структурными метками. Если включались разные уровни увеличения, то общее количество изображений срезов достигало 12,991. Представлены дополнительно 590 меченных фигур, многие с описаниями и 252 фильмов, включающих flythrough анимации и поворачивание 3D реконструкций В целом проект использовал приблизительно 34 гигабайтов рисунков эмбрионов человека.



Figure 1. A typical page on the VHE-DREM website. The section image is from the Browse part of the database of a Stage-19 embryo. It is displayed with labels at the lowest magnification and includes the section number (233) and scale bar. On the left is a side view of a computer-generated reconstruction of the specimen's surface with a section indicator showing the section level and plane that can be moved up or down to higher or lower section images. Below the surface reconstruction are buttons that change the magnification of the section image as well as access other parts of the database.

Базы данных доступны на CDs и DVDs по номинальной цене. CDs содержат уровень увеличения 1, но лишь немногие более высокие уровни увеличения. Многие ранние стадии содержатся на одиночном CD. Все 3 или 4 уровни увеличения представлены в версии на DVD. Все базы данных можно видеть в Интернете:

Каждая база данных подразделена на 6 компонентов: INTRODUCTION, BROWSE, VIEW 3D, SCAN, INSTRUCTIONS, and CREDITS, каждый из которых представлен и доступен Opening Screen. Онтогенетические характеристики уникальных эмбрионов на каждой стадии приведены во ВВЕДЕНИИ вместе с деталями гистологической обработки образца, таких как толщина среза и ссылки на предыдущие публикации. Компонент BROWSE занимает большую часть базы данных, поскольку содержит восстановленные, индивидуальные, секционные изображения. После выбора изображения начального среза оно появляется в самом низком увеличении (Fig. 1). Номер среза и способность двигать и поворачивать в шкале измерения расположены на вершине каждого секционного изображения. Со стадии 5 и далее изображение уровня и плоскости среза показаны с левой стороны экрана или на поверхности реконструкции или на микрографии образца до того как он был разрезан. Линия показателя уровня может перемещаться вверх и вниз, чтобы увидеть изображение соотв. среза эмбриона. Внизу слева находятся кнопки, которые позволяют видеть изображения др. срезов или перемещаться к др. признакам в базе данных. Обозначения, как и прочие статьи могут быть включены или выключены как обычно используется в презентациях, публикациях и экзаменах. Изображение каждого среза можно видеть при 4-х увеличениях (Figs. 1, 2 A-C). В разделе VIEW 3D, закодированные цветом, поворачиваемые 3D реконструкции внутренних органов эмбриона (Fig. 3). Раздел SCAN представляет flythrough анимации изображений выровненных срезов. Помощь по наблюдению или загрузке любых изображений представлена в разделе ИНСТРУКЦИИ. Acknowledgments of the funding agencies, institutions, and individuals who helped assemble the database are given in CREDITS.



Figure 2. The same section image as in Figure 1 but with focus on a fiber tract in the pons region of the brainstem demonstrating three progressively higher magnifications. A: Magnification level 2. Scale bar length = 400 µ. B: Magnification level 3. Scale bar length = 200 µ. C: Magnification level 4. Scale bar length =100 µ.



Figure 3. Right side view of a 3D reconstruction of the systems of the same embryo shown in Figure 1. Color code: brain, cranial nerves, and spinal cord: green; skeleton: white; heart: pink; arteries: red; veins: blue; lungs: yellow; liver: orange; midgut: brown.

Все файлы могут быть скопированы для использоания в исследованиях, обучении и студенческих проектах. Любая публикация данных должна указывать источник изображения, т.e., Virtual Human Embryo DREM Project. Ни один из файлов не может быть использован для приносящих доход публикаций без письменного согласия одного из PIs, Raymond F. Gasser или R. John Cork.

В 2011, CEO of Endowment for Human Development (EHD), Brian Stillwell, предоставил хост для всей VHE базы данных на: эмбриогенез человека . Данные представлены очень удобным способом. К любой стадтт можно получить доступ кликнув на одном из образцов, представленных на верхушке каждой страницы (Fig. 4). Ниже них находятся кнопки для просмотра видео, др. изображений срезов, фигур и различных подразделений базы данных. Любое подразделение может рассматриваться одновременно на левой части изображения среза. Гиперссылки на новые структуры представленные на этой стадии перечислены в нижнем левом углу страницы.



Figure 4. Example of a typical page from a VHE-DREM database as it appears on the EHD website. The unlabeled section image (366) is from the same embryo shown in Figure 1. The text of the Introduction is displayed as an example on the left. Clicking on any one of the 27 specimens displayed along the top brings up the database for that specimen. Buttons displayed across the very top access movies, labeled serial section images, and figures of the stage displayed. At the bottom left is a list of the new structures that can be viewed in the appropriate section image by clicking on the hyperlink for that structure. An alphabetical index of all the labeled structures in all of the databases is available on this website.

Когда предоставляется изображение определенного среза (Fig. 5), его стадия и номер среза показаны наверху а уровень плоскость изображения среза показаны на поверхности представленной реконструкции слева. Изображения срезов на др. уровнях могут быть получены нажатием на определённую область реконструкции. Ниже реконструкции находится навигационный диск с 4 головками стрелок. Головка стрелки в вертикальной плоскости указывает вверх вниз перемещение по изображению среза. Две головки стрелок в горизонтальной плоскости указываю влево или право. Это удивительное свойство увеличивает сравнимые изображения срезов на более ранних или поздних стадиях, соотв. Использование этого свойства позволяет сравнивать изменения, происходящие на последовательных стадиях. Правая часть навигационного диска это кнопки, которые увеличивают или уменьшают увеличение изображения среза, передвигают на др. области изображения и включают и выключают метки и используют легко поворачивающийся инструмент, которые может быстро определять измерения любой структуры с границами. Инструмент измерения может определять размеры изменений на последовательных стадиях. Нажатие на метку со знаком вопроса открывает Ключевые Сокращения, где определены все сокращения. Уникальным и очень ценным в VHE-DREM данных на EHD website является index каталогизация всех использованных терминов для мечения на изображениях срезов, рисунках и видео. Также очень удобна возможность осуществлять обычный поиск index (указателя), чтобы извлечь точный субнабор изображений, содержащих какой-либо желаемый термин для детальных серийных наблюдений. Напр., если введен термин "bladder" в поле поиска, то искомые страницы в хронологическом порядке будут представлены гиперссылками на все имеющие отношение изображения (Fig. 6). В продолжение предыдущего примера нажатие на первую гиперссылку соседствующую с "gall bladder" страницу вьювера изображений (Fig. 7) при этом бокс с результатами поиска будет содержать гиперссылки на все изображения срезов, на которых отмечено "gall bladder". Пользователь затем рассматривает каждое изображение последовательно, при этом остаются все инструменты навигации, увеличения, измерения и label options. Нажатие на значок увеличительного стекла будет воспроизводить страницы результатов оригинального поиска, и пользователь может выбрать отличающиеся родственные термины или осуществить др. поиск.



Figure 5. Example of a typical labeled section image (233) from the same embryo shown in Figure 1 as it appears on the EHD website. At the top left is a side view of the reconstructed specimen on which the section level and plane are indicated. The navigation disk below it makes possible viewing the next higher or lower section image by activating the up or down arrowheads, respectively. Activating of the left or right arrowhead will access a similar section image from an earlier or later stage, respectively. To the right of the disk are buttons that raise or lower the magnification level of the section image, navigate the section area, take measurements, and turn on and off labels. Clicking the "?" displays definitions of all abbreviations used in the databases.



Figure 6. Example of a typical search results page on the EHD website showing a summary of all search results for the term "bladder" followed by each term and its related hyperlinks.



Figure 7. Example of EHD's image viewer page after clicking the first hyperlink following "gall bladder" on the previous figure. Hyperlinks to all serial section images with a gall bladder label are listed in the search results box found just above the section image. This allows immediate access to every section image containing the search term. Clicking the magnifying glass will regenerate the search results page previously shown in Figure 6.

The difficulties previously encountered in accessing the embryo sections resulted in a reduction of interest in and publications on morphogenesis in human embryos. The attitude of some investigators was that human morphogenesis had run its course and little was left to gain from examining the sections. Having access to indexed, high-quality serial section images opens up new avenues for research and can advance our understanding of human embryology. There are many places that need further study. For example, some embryologists view human morphogenesis as taking place in isolated systems with little attention to the fact that solitary formations do not occur in the embryo. With the VHE data, one can view the relationships of systems together at each stage of their formation. Other phenomena that need further study are the causes of various embryonic folds and flexures, which mainly continue to be an enigma. In addition to research-based concepts, multiple textbooks present some morphogenetic events that are not based on real events. An example is the depiction of heart septation occurring in a static heart. By using the measuring tool the size changes can be determined as the heart chambers are subdivided by septa. Resources are now available in the VHE databases that will stimulate a renewed interest or "rebirth" in human morphogenesis. The availability of these unique and valuable images eliminates many of the handicaps previously encountered. They provide for the first time 3D, hololistic views of development enabling educators to utilize them in presentations and examinations. The changing shape and position of developing organs can be recorded in sequential databases similar to viewing frames of a motion picture film when a consistent reference point is used from one stage to the next (e.g., body segment). Since all movement is caused by force, the directions of forces causing the movements can be shone as long as they have a consistent direction at every level of magnification. The databases will provide researchers with the opportunity to correlate many of the parameters of human development as well as elucidate many of the gaps and misunderstandings that currently exist.