Účast na výuce je povinná a bude kontrolována. Vstup do laboratoří je podmíněn samostatnou přípravou, která bude kontrolována pomocí testů v e-learningu. Samostatné vypracování projektu a jeho prezentace bude probíhat po absolvování laboratorních a počítačových cvičení v závěru turnusu.

Attendance is mandatory and will be monitored.

Access to the laboratories is conditional upon independent preparation, which will be verified through e-learning tests. The independent completion and presentation of a project will take place after the laboratory and computer-based sessions at the end of the course block.

Povinná:

• Olympus Learning Center [online]. Dostupné z: https://evidentscientific.com/en/microscope-resource/knowledge-hub/virtual/virtual
• Leica Learning Center [online]. Dostupné z: https://www.leicabiosystems.com/knowledge-pathway/
• Nikon Microscopy Education [online]. Dostupné z: https://www.microscopyu.com/

Doporučená:

• Kota Miura, Nataša Sladoje. Bioimage Data Analysis Workflows ‒ Advanced Components and Methods. : Springer Nature, 2022, s. ISBN 978-3-030-76394-7.
• Alan Gunn. Essential Forensic Biology, 3rd Edition. : Wiley, 2019, s. ISBN 978-1-119-14140-2.
• Peter W. Hawkes, John C. H. Spence. Springer Handbook of Microscopy. : Springer Nature, 2019, s. ISBN 978-3-030-00069-1.

Obligatory:

• Leica Learning Center [online]. Dostupné z: https://www.leicabiosystems.com/knowledge-pathway/
• Olympus Learning Center [online]. Dostupné z: https://evidentscientific.com/en/microscope-resource/knowledge-hub/virtual/virtual
• Nikon Microscopy Education [online]. Dostupné z: https://www.microscopyu.com/

Recommended:

• Kota Miura, Nataša Sladoje. Bioimage Data Analysis Workflows ‒ Advanced Components and Methods. : Springer Nature, 2022, s. ISBN 978-3-030-76394-7.
• Alan Gunn. Essential Forensic Biology, 3rd Edition. : Wiley, 2019, s. ISBN 978-1-119-14140-2.
• Peter W. Hawkes, John C. H. Spence. Springer Handbook of Microscopy. : Springer Nature, 2019, s. ISBN 978-3-030-00069-1.

Na laboratorních cvičeních studenti provádějí praktické experimenty, jak samostatně, tak ve skupinách, dle laboratorních návodů a pokynů vedoucího. Při experimentech aplikují teoretické znalosti, které získali při přípravě na jednotlivá laboratorní cvičení, což je ověřováno pomocí testů v e-learningu. Studenti si ve skupině sami rozdělují práci a společně pracují na řešení složitějších úkolů dle zadání a zpracovávají protokoly nebo závěrečné zprávy a prezentují je, což simuluje reálné pracovní prostředí a podporuje skupinovou spolupráci.

Na navazujícím počítačovém cvičení (pro všechny studenty společně) jsou studenti seznámeni s metodami analýzy obrazu pomocí softwarových nástrojů a poté samostatně zpracovávají vlastní nebo modelové úlohy. Výsledky své práce poté prezentují v závěrečných protokolech a zprávách.

Prezentace práce probíhá na společném cvičení.

During the laboratory sessions, students conduct practical experiments both individually and in groups, following laboratory manuals and the instructor’s guidance.

Throughout the experiments, they apply theoretical knowledge gained during their preparation for each session, which is verified through e-learning tests. Within their groups, students independently divide tasks and collaboratively work on more complex assignments based on provided instructions. They prepare lab reports or final summaries and present them, simulating a real work environment and fostering teamwork.

In the subsequent computer-based session (held jointly for all students), students are introduced to image analysis methods using software tools, and then independently process their own or model assignments.

The results of their work are presented in final reports and summaries.

The final presentations take place during a joint session.

Předmět bude zakončen klasifikovaným zápočtem na základě vypracování skupinového projektu a jeho prezentaci, je nutná 100% účast na cvičeních.

The course will conclude with a graded credit based on the completion and presentation of a group project.

100% attendance at the practical sessions is required.

Cvičení 1: Úvod do světelné mikroskopie a příprava vzorků

Typy mikroskopie a laboratorní bezpečnost (samostudium)

Příprava biologických vzorků: roztlaky, ruční řezy

Základní techniky barvení

Pozorování rostlinných a živočišných tkání

Tvorba hypotéz a návrhy experimentů

Cvičení 2: Fluorescenční mikroskopie pro analýzu buněk a tkání

Principy fluorescence a výběr fluoroforů (samostudium)

Fluorescenční barvení buněčných struktur

Fixace vzorků

Porovnání fluorescenčního a světelného zobrazování

Práce s pozitivními/negativními kontrolami

Cvičení 3: Pokročilé techniky – Mikrotomie a diferenciální barvení

Použití mikrotomu

Vícestupňové barvení (např. DAPI, FM4-64, FITC)

Pozorování vrstvených struktur (např. kost, rostlinné tkáně, biofilmy)

Longitudinální studie: opakované zobrazování po 7 dnech

Replikace experimentů

Cvičení 4: Příprava vzorků pro elektronovou mikroskopii (SEM a TEM)

Teorie elektronové mikroskopie (samostudium)

Protokoly fixace vzorků

Dehydratace a naprašování

Příprava vzorků pro virtuální SEM a TEM zobrazování

Analýza povrchové struktury a forenzních materiálů

Cvičení 5: Počítačové školení analýzy obrazu

Získávání snímků a formáty souborů

Správa dat a osvědčené postupy ukládání

Zpracování obrazu: kontrast, jas, filtrování

Vícerozměrná rekonstrukce obrazu (Z-stacks, překryvy)

Kvantifikace: plocha, počítání částic, označování

Vytváření obrázků pro vědecké práce a publikace

Exercise 1: Introduction to Bright Field Microscopy and Sample Preparation

Orientation in microscopes and lab safety (e-learning module)

Preparation of biological samples: squashes, hand sections

Basic staining techniques

Observing plant and animal tissues

Hypothesis generation and experimental design

Exercise 2: Fluorescence Microscopy in Cell and Tissue Analysis

Principles of fluorescence and fluorophore selection (e-learning module)

Fluorescent staining of cellular structures

Sample fixation and mounting

Comparison of fluorescence and bright field imaging

Working with positive/negative controls

Exercise 3: Advanced Techniques – Microtomy and Differential Staining

Microtome use and sample sectioning

Multistep staining (DAPI, FITC, FM4-64)

Observation of layered structures (e.g., bone, muscle, tissues)

Longitudinal study option: repeat imaging over 7 days

Replication of experiments

Exercise 4: Sample Preparation for Electron Microscopy (SEM and TEM)

Theory of electron microscopy (e-learning module)

Sample fixation protocols

Dehydration and sputter coating

Preparing samples for virtual SEM and TEM imaging

Analysis of surface structure and forensic materials

Exercise 5: Computer-Based Image Analysis Training

Image acquisition and file formats

Data management and storage best practices

Image processing: contrast, brightness, filtering

Multidimensional image reconstruction (Z-stacks, overlays)

Quantification: area, particle counting, labeling

Creating figures and reports for scientific publication

Studenti si osvojí praktické dovednosti spojené s přípravou preparátů pro optickou, fluorescenční i elektronovou mikroskopii. Naučí se provádět fixaci a barvení vzorků (včetně fluorescenčního barvení), připravovat ruční řezy, roztlaky a pracovat s mikrotomem. V rámci elektronové mikroskopie zvládnou také specifické postupy, jako je fixace a pokovení vzorků.

Součástí kurzu je rovněž rozvoj schopnosti navrhovat biologické experimenty – od formulace hypotézy přes stanovení pozitivních a negativních kontrol, až po úpravu parametrů a opakování experimentů podle potřeby. Studenti se naučí plánovat experimenty tak, aby byly reprodukovatelné a poskytovaly relevantní výsledky.

Důraz je kladen i na analýzu mikroskopických obrazů. Studenti se naučí efektivně ukládat a spravovat data, rozkládat a skládat multidimenzionální obrazy, počítat plochy a částice a popisovat získané snímky. Získají tak ucelený přehled o celém procesu – od přípravy vzorku po finální interpretaci výsledků.

Students will acquire practical skills in the preparation of samples for light, fluorescence, and electron microscopy. They will learn how to fix and stain samples (including fluorescent staining), prepare hand sections and squash samples, and operate a microtome. For electron microscopy, they will also master specific procedures such as sample fixation and sputter coating.

The course also develops students’ ability to design biological experiments – from formulating hypotheses and setting up positive and negative controls to adjusting parameters and repeating experiments as needed. Students will learn to plan experiments that are reproducible and yield meaningful results.

A strong emphasis is placed on the analysis of microscopic images. Students will learn to effectively store and manage data, decompose and reconstruct multidimensional images, calculate surface areas and particle counts, and annotate images. This will provide them with a comprehensive understanding of the entire workflow – from sample preparation to final interpretation of results.

Znalosti obecných předmětů (biologie, mikrobiologie, biochemie).

General knowledge of biology, microbiology and biochemistry.

základní znalosti biologie a mikrobiologie