혈관 네트워크 탐색기 2.0: 탐험과 Vivo 마우스 피에 Vasomotion Optogenetically 갖는 데이터베이스 공유에 대 한 간단한 도구

Summary

탐색 하 고 마우스 somatosensory 피에 vivo에서 2 광자 현미경 검사 법에 의해 측정에 optogenetically 유도 혈관 반응의 데이터베이스 공유에 대 한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공 됩니다. 그것은 데이터, 선택 기준을 기반으로, 평균, 맥 관 구조의 3D 볼륨 내에서 측정의 지역화를 탐색 하 고 데이터를 내보낼 수 있습니다.

Abstract

신경 과학에서 실험 데이터를 공유의 중요성 금액 및 복잡 한 데이터 획득 및 이러한 데이터를 처리 하는 데 사용 하는 다양 한 기법으로 성장 한다. 그러나, 대부분 일반 크기의 실험실 적의 개별 연구에서 특히 실험 데이터의 광범위 한 연구 공동체에 도달합니다. 혈관 네트워크 탐색기 2.0 (북북동 2.0) 라고 하는 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI) 엔진은 간단 하 고 저렴 한 비용 공유 및 혈관 영상 데이터의 탐험을 위한 도구로 만들어 졌다. 무풍 2.0 optogenetically 갖는 팽창/수축 포함 하는 데이터베이스와 상호 작용 시간-과정 개별 선박 단위로 쥐 피 somatosensory vivo에서 2 광자 현미경 검사 법에 의해. 무풍 2.0 수 있습니다 선택 및 표시 다른 조건 (제목, 분기 순서, 대뇌 피 질의 깊이, 혈관 직경, arteriolar 나무)에 따라 시간 과정의 간단한 수학적 조작 뿐만 아니라 (예. 평균, 피크 정규화)와 데이터 내보내기입니다. 3 차원에서 혈관 네트워크의 시각화를 지원 하 고 혈관 나무 내에서 개별 기능 선박 직경 측정의 지역화를 가능 하 게.

무풍 2.0, 그것의 소스 코드와 해당 데이터베이스 UCSD 혈관 이미징 실험실 웹사이트¹에서 자유롭게 다운로드할 수 있습니다. 소스 코드 찾아보기 연결된 된 데이터베이스 사용자에 의해 또는 databasing 하 고 적절 한 포맷을 제공 하는 그들의 자신의 실험 결과 공유에 대 한 서식 파일로 활용할 수 있습니다.

Introduction

두뇌는 가장 복잡 한 기관 중 하나를 간주 됩니다 그리고 그것의 복잡 한 기능을 수 습 하는 욕망은 표시. 그것은 도구^{2,3,,45,6,7,8의 넓은 팔레트를 사용 하 여 행동 수준에는 분자에서 다양 한 스케일에서 공부 하 고} . 비 균질 실험 데이터의 양을 전례 없는 속도와 성장. 조직 및 표준화 실험 데이터 공유에 대 한 필요성의 인식이 획득된 한 데이터 금액으로 성장 한다. 그것은 neuroinformatics 뇌 기능과 장애^9,10의 모델로 비늘에 걸쳐 실험 데이터 통합에 중요 한 역할을 담당할 것입니다 분명 되고있다.

이 위해 일부 연구, 특히 대규모 연구, 그들의 결과 광범위 한 데이터베이스^{11,12,13,,1415}를 통해 사용할 수 있도록 리소스를 표 수 있었다. 그러나, 개별 연구와 일반 크기의 실험실에서 실험 데이터의 방대한 결코 광범위 한 연구 공동체에 도달 했습니다. 이것은 주로 두 가지 이유: 첫째, 더 전용 시간; 데이터베이스와 상호 작용 하는 사용자 수 있게 하는 도구를 만들고 데이터베이스를 구축 하는 데 필요한 두 번째, 그리고 더 많은 돈을 이러한 작업을 지원 하기 위해 필요 하다. 이러한 문제에 의해 동기, MATLAB 기반의 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI) 엔진 혈관 네트워크 탐색기 2.0 (북북동 2.0)¹⁶ 라는 databasing, 공유 및 혈관 영상 데이터의 탐험에 대 한 간단 하 고 저가 도구로 개발 되었다. 이 원고는 북북동 2.0의 운영 및 실험 데이터의 연결된 된 데이터베이스에 대 한 설명서를 제공합니다.

무풍 2.0은 이미 2 세대 소프트웨어 엔진. 혈관 네트워크 탐색기 1.0 (북북동 1.0)¹⁷ 이라는 1 세대 (SI) vivo에서 2 광자 현미경¹⁸측정 쥐 기본 somatosensory 피 질에서 감각 갖는 혈관의 데이터베이스와 상호 작용 하도록 구축 되었습니다. 관련된 데이터베이스 뿐만 아니라 북북동 1.0, 그 소스 코드는 자유롭게 UCSD 혈관 이미징 실험실 웹사이트¹에서 ‘ 북북동 1 천 ‘ 라는 압축 파일로 다운로드. ¹⁷에서 북북동 1.0 및 연결된 된 데이터베이스에 대 한 자세한 정보를 찾을 수 있습니다.

2 세대, 북북동 2.0 시에서 vivo에서 2 광자 현미경²⁰측정 optogenetically 갖는 마우스에서 개별 혈관의 팽창의 데이터베이스와 상호 작용 합니다. 사용자 검색, 선택한 대뇌 피 질의 깊이, 분기 명령, 선박 직경, 동물 주제 또는 특정 arteriolar 트리 같은 선택 범주에 기반 하 여 데이터 시각화. GUI를 추가 선택한 범주에서 평균 피크 정규화 등 간단한 수학 연산을 수행합니다. 무풍 2.0 볼 및 맥 관 구조의 3D 볼륨 캡처 이미지를 탐색할 뿐만 아니라 혈관 나무 내의 기능 측정의 위치를 식별 수 있습니다. 3 차원에서 혈관 형태학을 재구성 하 고 진짜 단일 선박 vaso-모션 측정으로 채울 하이 기능을 사용할 수 있습니다. 이 개조에 차례로 두뇌 기능^21,22의 계산 모델에 통합할 수 있습니다. 무풍 2.0, 그것의 소스 코드와 연결된 된 데이터베이스 자유롭게 UCSD 혈관 이미징 실험실 웹사이트¹에서 ‘북북동 2.0 HDbase v1.0’ 라는 압축 파일로 다운로드할 수 있습니다.

무풍 2.0 ‘vdb.mat’ 라는 데이터베이스와 함께 작동 합니다. 이 데이터베이스는 임시 프로필 (시간-과정) optogenetic 자극에 의해 불러 일으켰다 고 arteriolar 나무의 다른 위치에서 측정 한 선박 직경 변화를 포함 하는 매트릭스입니다. 각 시간 코스는 사용자 작성 소프트웨어를 사용 하 여 계산 했다. 그것은 그릇에 걸쳐 스캔 하 여 인수 형광 강도 프로필의 확장에서 혈관 직경의 상대적인 변화를 계산 합니다. 형광등 대비 fluorescein isothiocyanate (FITC)의 혈관 내 주입에 의해 제시 됐다-dextran을 표시. 데이터 및 분석 절차에 대 한 자세한 내용은,^20,23을 참조 하십시오. 데이터베이스 총에서 305 시간-과정 (예: 데이터베이스 항목)는. 직경 변화 뿐만 아니라, (1) 계량 시간 코스 추가 메타 데이터의 배열 데이터베이스 보유를 각 항목에 (2) 측정된 용기를 설명 하 고 (3) 대뇌 맥 관 구조의 3D 볼륨 내에서 측정 위치를 식별 합니다. 발병 시간, 피크 진폭, 피크 진폭 시간, 대뇌 피 질의 깊이, 분기 순서, 그릇 지름 기준, 원래 참조 이미지를 3D 이미지 스택을 뇌 표면의 각 측정 및 낮은 확대 지도 대 한 경로 포함 하는 메타 데이터 맥 관 구조입니다. 나열 하 고 표 1¹⁶에서 이전에 설명 된 메타 데이터에서 모든 매개 변수를 참조 하십시오.

무풍 2.0 참조 이미지를 X Y 평면 지름 측정 발생의 검사와 상호 작용 합니다. 각 데이터베이스 항목 GUI에 표시 된 참조 이름을 가진 하나의 해당 참조 이미지를 있다. 각 데이터베이스 항목 또한 혈관 트리는 측정 발생의 3D 볼륨 캡처 이미지 (3D 스택)의 관련된 스택이 있다. GUI는 특정 데이터베이스 항목을 선택 하 고 해당 참조 이미지 뿐만 아니라 3 차원 스택 표시할 수 있습니다. 그것은 또한 일치 참조 이미지 프레임 3D 스택 (동일한 기능 두 이미지에서 찾을 수 있습니다)에서 찾을 수 사용자를 안내 합니다. 모든 스택 하 고 그들의 전체 해상도 (1024 pix x 1024 pix) 참조 이미지 폴더 hana_stk와 hana_refs, 각각 포함 됩니다. 뇌 맥 관 구조의 낮은 확대 지도 폴더 ‘지도’에 포함 됩니다. 데이터베이스 매트릭스 ‘vdb.mat’ 뿐만 아니라 모든 3 개의 폴더 ‘북북동 2.0 HDbase v1.0’ UCSD 혈관 이미징 실험실 웹사이트¹ 에서 압축된 파일에 다운로드 하 고 설치 과정에서 북북동 2.0의 루트 폴더에 저장 됩니다.

GUI는 사용자 데이터베이스를 탐구 하 고 특정 데이터 선택 카테고리를 선택으로 순차적으로 오픈 하는 4 개의 패널 (패널 1 (메인 패널)-패널 4)의 집합으로 설계 되었습니다. 각 패널 두 가지 주요 부분으로 나누어져 있습니다: (1) 메타 데이터;에서 매개 변수 및 데이터 디스플레이 중요 한 정보 카테고리를 선택 하 여 데이터베이스와 상호 작용 하는 가능성을 제공 하는 오른쪽 열 (2) 왼쪽된 열 시간 코스 (직경 변화 시간에) 및 분산형 플롯의 형태로 데이터를 표시합니다. 대뇌 피 질의 깊이의 기능으로 네 가지 유형의 팽창 피크 (3) 최대 직경 변화 (피크 진폭) 및 (4) 초기 직경 (자극 하기 전에 직경)의 시간 (2) (1) 팽창 개시를 표시 하는 점도 있다. 사용자가 평균 시간-과정 및 대뇌 피 질의 깊이 또는 분기 순서에 의해 그룹화 하는 선택한 데이터에 대 한 값을 표시 하는 가능성. 이 깊이 증가 순서²⁰분기와 그라데이션 직경 변경 동작의 기능을 강조 하는. 무풍 2.0를 사용 하면 ‘.xls’, ‘.csv’ 또는 ‘.mat’의 형식으로 데이터의 선택 된 하위 집합을 내보낼 수 있습니다.

Protocol

1입니다. 북북동 2.0 설치 UCSD 혈관 이미징 실험실 웹사이트1 과 ‘북북동 2.0 HDbase v1.0’에서 왼쪽으로 이동 당신의 PC에 원하는 위치에 압축된 프로그램 파일을 다운로드 하기.참고: 북북동 2.0 버전 7-10, 적어도 2.8 g B의 여유 공간이 압축된 파일을 다운로드 및 6.9 GB 프로그램을 설치 하는 Windows 운영 체제를 필요 합니다. ‘NNE2_HDbase_v1.0.zip을’ 압축을 풉니다.참고: 압?…

Representative Results

무풍 2.0와 연관 데이터베이스를 검색 하 고 데이터베이스의 데이터를 볼 데이터 선택 기준에 따라 정렬, 선택한 데이터를 다운로드 찾을 해당 혈관 트리 내에서 혈관 측정 제공 합니다. 패널 1 기능 범주에 기반 하는 데이터의 선택: ‘ 대뇌 피 질의 깊이 ‘, ‘ 분기 순서 ‘, ‘ 초기 지름 ‘과 ‘과목’- 그림 1). 이 ?…

Discussion

북북동 2.0은 다른 사용자가 공유 하 고 비슷한 종류의 데이터 탐색을 위한 간단한 도구를 개발 하는 의도로 특정 연구²⁰ 의 이미징 혈관 데이터를 공유 하기 위해 작성 되었습니다. 연구진은 혈관 데이터의 연결된 된 데이터베이스를 검사 하는 데 관심이 데이터 검색, 데이터의 하위 집합을 선택, 그들의 자신의 실험 결과를 비교 또는 그들의 자신의 계산 절차를 사용 하 여 추가 ?…

Materials

MATLAB	MathWorks		program
Winrar	Rarlabs		program