Neuroscience

مستكشف الشبكة Neurovascular 2.0: أداة بسيطة لاستكشاف ومشاركة قاعدة بيانات من آثار أوبتوجينيتيكالي فاسوموشن في قشرة الماوس في فيفو

Published: May 4, 2018 doi: 10.3791/57214

Hana Uhlirova^1,2, Peifang Tian^3,4, Kıvılcım Kılıç^3,5, Martin Thunemann¹, Vishnu B. Sridhar⁶, Radim Chmelik^2,7, Hauke Bartsch¹, Anders M. Dale^1,3, Anna Devor^1,3,8, Payam A. Saisan³

¹Department of Radiology, University of California, San Diego, ²Central European Institute of Technology, Brno University of Technology, ³Department of Neurosciences, University of California, San Diego, ⁴Department of Physics, John Carroll University, ⁵Department of Biomedical Engineering, Boston University, ⁶Bioengineering Undergraduate Program, University of California, San Diego, ⁷Institute of Physical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Brno University of Technology, ⁸Martinos Center for Biomedical Imaging, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School

Summary

يتم عرض واجهة مستخدم رسومية لاستكشاف ومشاركة قاعدة بيانات الردود الأوعية الدموية الناجمة عن أوبتوجينيتيكالي في الماوس قشرة somatosensory في فيفو تقاس بالفحص المجهري 2-فوتون. أنها تتيح تصفح البيانات، المستندة إلى معايير الاختيار، في المتوسط، التعريب من القياسات داخل حجم ثلاثي الأبعاد من المفرج وتصدير البيانات.

Abstract

أهمية تبادل البيانات التجريبية في علم الأعصاب ينمو مع حجم وتعقيد البيانات المكتسبة والتقنيات المختلفة المستخدمة للحصول على، ومعالجة هذه البيانات. ومع ذلك، غالبية البيانات التجريبية، لا سيما من الدراسات الفردية من الحجم العادي مختبرات ابدأ التوصل إلى أوسع الأوساط البحثية. تم إنشاء محرك واجهة (GUI) مستخدم رسومية يسمى Neurovascular شبكة Explorer 2.0 (2.0 شمال) كأداة بسيطة ومنخفضة التكلفة تقاسم واستكشاف البيانات تصوير الأوعية الدموية. 2.0 شمال يتعامل مع قاعدة بيانات تحتوي على أوبتوجينيتيكالي أثارت التمدد/انقباض الوقت-دورات لفرادى السفن التي تقاس في الفئران قشرة somatosensory في فيفو 2-فوتون الفحص المجهري. شمال 2.0 يتيح اختيار وعرض الوقت-الدورات التدريبية استناداً إلى معايير مختلفة (الموضوع، أمر التفريع، عمق القشرية، وسفينة القطر، وشجرة أرتيريولار) فضلا عن التلاعب رياضية بسيطة (مثلاً-المتوسط، وتطبيع الذروة) و تصدير البيانات. أنها تؤيد التصور شبكة الأوعية الدموية في 3D، ويتيح ترجمة القياسات قطر السفينة الوظيفية الفردية داخل الأشجار والأوعية الدموية.

2.0 شمال وشفرة المصدر وقاعدة البيانات المطابقة التي يمكن تنزيلها مجاناً من موقع "جامعة كاليفورنيا سان دييغو Neurovascular مختبر التصوير"¹. يمكن استخدام التعليمات البرمجية المصدر للمستخدمين لاستكشاف قاعدة البيانات المرتبطة بها أو كقالب داتاباسينج، وتقاسم النتائج التجريبية الخاصة بها المقدمة بالشكل الملائم.

Introduction

الدماغ تعتبر واحدة من الأجهزة الأكثر تعقيداً والرغبة في استجلاء وظيفتها المعقدة لا يعرف الوهن. أنه تجري الآن دراسة على مستويات مختلفة من الجزيئي إلى المستوى السلوكي استخدام لوحة واسعة من أدوات²^،³^،^،من⁴⁵^،^،من⁶⁷^،⁸. كمية البيانات التجريبية غير متجانسة تنمو بسرعة لم يسبق لها مثيل. الوعي بالحاجة إلى تبادل البيانات التجريبية، تنظيم وتوحيد ينمو مع كمية البيانات المكتسبة. أنه أصبح من الواضح أن نيوروينفورماتيكس سوف تلعب دوراً حاسما في إدماج البيانات التجريبية عبر جداول إلى نماذج من الدماغ الدالة والخلل الوظيفي⁹^،¹⁰.

وتحقيقا لهذه الغاية بعض الدراسات، وبخاصة دراسات أكبر حجماً، كانت قادرة على تخصيص موارد لإتاحة نتائجها عن طريق قواعد بيانات واسعة¹¹^،^،من¹²¹³^،^،من¹⁴¹⁵. ومع ذلك، كمية هائلة من البيانات التجريبية من الدراسات الفردية ومختبرات الحجم العادي لم تصل إلى أوساط البحوث. هذا أساسا لسببين: المرة الأولى، مكرسة أكثر ضروري لبناء قاعدة بيانات وإنشاء الأدوات التي تمكن المستخدم من التفاعل مع قاعدة البيانات؛ وثانيا، هناك حاجة إلى المزيد من الأموال لدعم هذه المهام. بدافع من هذه التحديات، تم تطوير محرك واجهة (GUI) مستخدم رسومية MATLAB أساس يدعى Neurovascular شبكة Explorer 2.0 (2.0 شمال)¹⁶ كأداة بسيطة ومنخفضة التكلفة داتاباسينج، وتبادل واستكشاف البيانات تصوير الأوعية الدموية. هذه المخطوطة يوفر دليل لتشغيل 2.0 شمال وقاعدة البيانات المرتبطة بها من البيانات التجريبية.

شمال 2.0 بالفعل مشغل برامج الجيل الثاني. الجيل الأول، دعا Neurovascular شبكة Explorer 1.0 (شمال 1.0)¹⁷ بنيت بالتفاعل مع قاعدة بيانات لتوسع الأوعية الحسية أثارت في الفئران الأولية somatosensory اللحاء (SI) في فيفو تقاس بالفحص المجهري 2-فوتون¹⁸. شمال 1.0، شفرة المصدر، فضلا عن قاعدة البيانات المقترنة يتم بحرية للتحميل كملف مضغوط يسمى '"شمال 1 تيان"' من "جامعة كاليفورنيا سان دييغو Neurovascular مختبر التصوير" الموقع¹. يمكن الاطلاع على مزيد من المعلومات حول 1.0 شمال وقاعدة البيانات المرتبطة بها في¹⁷.

الجيل الثاني، 2.0 شمال، يتفاعل مع قاعدة بيانات لتمدد الأوعية الفردية في الفئران أثارت أوبتوجينيتيكالي SI في فيفو تقاس بالفحص المجهري 2-فوتون²⁰. يمكن للمستخدم تصفح، وتحديد وتصور البيانات استناداً إلى فئات مختارة مثل عمق القشرية، وأمر التفريع أو سفينة القطر، موضوع الحيوان أو شجرة أرتيريولار خاصة. واجهة المستخدم الرسومية كذلك تؤدي عمليات حسابية بسيطة مثل المتوسط وتطبيع الذروة في فئات مختارة. شمال 2.0 يتيح لعرض وتصفح الصور التقاط أحجام ثلاثية الأبعاد من المفرج، فضلا عن تحديد موقع قياس الوظيفية داخل الأشجار والأوعية الدموية. يمكن استخدام هذه الميزة لإعادة بناء الأوعية الدموية مورفولوجيس في 3D وملئهم مع قياسات حقيقية واحدة-سفينة وعاء الحركة. يمكن بدوره إدماج عمليات إعادة البناء هذه النماذج الحسابية الدماغ الدالة^،من²¹إلى²². شمال 2.0 وشفرة المصدر وقاعدة البيانات المرتبطة بها بحرية للتحميل كملف مضغوط يسمى '"هدباسي 2.0 شمال"v1.0' من "جامعة كاليفورنيا سان دييغو Neurovascular مختبر التصوير" الموقع¹.

شمال 2.0 يعمل مع قاعدة بيانات تسمى 'vdb.mat'. قاعدة البيانات هذه مصفوفة تتضمن الملامح الزمنية (الوقت-دورات) سفينة واحدة قطرها التغييرات أثارت قبل حافز أوبتوجينيتيك وقياسها في مواقع مختلفة من الأشجار أرتيريولار. كان يحسب كل الوقت--دورة استخدام برنامج مخصص مكتوب. يقوم بحساب التغير النسبي لقطر السفينة من التوسع شدة الفلورسنت الشخصية المكتسبة بالمسح الضوئي عبر السفينة. وقدم على النقيض من الفلورسنت بالحقن داخل الأوعية من fluorescein isothiocyanate (فيتك)-المسمى ديكستران. لمزيد من المعلومات حول البيانات وتحليل الإجراءات، يرجى الاطلاع على²⁰^،²³. قاعدة البيانات قد 305 مرة-الدورات التدريبية (أي إدخالات قاعدة البيانات) في المجموع. بالإضافة إلى تغيير القطر، وكل إدخال ليحمل قاعدة بيانات صفيف من بيانات تعريف إضافية هي (1) قياس الوقت-الدورة (2) وصف السفينة المقاسة و (3) تحديد مكان القياس ضمن حجم ثلاثي الأبعاد من المفرج القشرية. وتشمل بيانات التعريف وقت بداية، السعة القصوى، وقت الذروة السعة، وعمق القشرية، أمر التفريع، قطر السفينة في الأساس، الطريق إلى مرجع الصور الأصلية ومداخن صورة ثلاثية الأبعاد لكل خرائط قياس وتضخم منخفض من سطح الدماغ المفرج. يرجى الاطلاع على كافة المعلمات في بيانات التعريف سرد ووصف بالتفصيل سابقا في الجدول 1¹⁶.

شمال 2.0 يتفاعل مع الصور المرجعية التي هي س-ص بفحص الطائرة التي وقع فيها قياس القطر. وقد كل إدخال قاعدة بيانات واحدة الصورة المرجعية المقابلة مع اسم إشارة المعروضة في واجهة المستخدم الرسومية. وقد كل إدخال قاعدة البيانات أيضا رصة المرتبطة بها من الصور (مكدس ثلاثي الأبعاد) التقاط حجم ثلاثي الأبعاد من شجرة الأوعية الدموية التي وقعت القياس. واجهة المستخدم الرسومية يمكن اختيار إدخال بيانات معينة وعرض الصورة المرجعية المقابلة فضلا عن المكدس ثلاثي الأبعاد. فإنه أيضا بإرشاد المستخدم للعثور على مطابقة الصورة المرجعية والإطار في مكدس ثلاثي الأبعاد (نفس الميزات يمكن العثور عليها في كلا الصورتين). كل كومة والصور المرجعية في تسويتها تسوية كاملة (1024 بيكسل x 1024 بيكس) مدرجة في المجلدات hana_stk و hana_refs، على التوالي. يتم تضمين خرائط تضخم منخفضة للدماغ المفرج في المجلد 'خرائط'. كافة المجلدات الثلاثة، فضلا عن مصفوفة قاعدة البيانات 'vdb.mat' يتم تحميلها في ملف مضغوط 'v1.0 شمال هدباسي 2.0' من موقع "جامعة كاليفورنيا سان دييغو Neurovascular مختبر التصوير"¹ وحفظها إلى المجلد الجذر من شمال 2.0 أثناء عملية التثبيت.

تم تصميم واجهة المستخدم الرسومية كمجموعة من أربع لوحات (الفريق 1 (اللوحة الرئيسية) – 4 لوحة) الذي فتح تسلسلياً كما يستكشف قاعدة بيانات المستخدم وتحديد البيانات المحددة على أساس فئات مختارة. كل فريق ينقسم إلى قسمين رئيسيين: (1) الحق في العمود يوفر إمكانية للتفاعل مع قاعدة البيانات عن طريق تحديد معلمات وفئات البيانات ويعرض المعلومات الهامة من البيانات الوصفية؛ (2) العمود الأيسر يعرض البيانات في شكل الوقت-دورات (تغيير القطر في الوقت المناسب) والتبعثر مؤامرات. وهناك أربعة أنواع من التبعثر مؤامرات عرض بداية (1) تمدد وقت (2) تمدد ذروة القطر (3) أقصى تغيير (السعة القصوى) وخط الأساس (4) القطر (قطر قبل التحفيز) كدالة على عمق القشرية. المستخدم لديه إمكانية لعرض متوسط الوقت-دورات وقيم للبيانات المحددة مجمعة أما بعمق القشرية أو أمر التفريع. وهذا تسليط الضوء على ميزة السلوك تغيير قطر التدرج مع زيادة العمق والتشعب الأمر²⁰. شمال 2.0 يسمح للمستخدم بتصدير مختارة مجموعة فرعية من البيانات في تنسيق '.xls' أو '.csv' أو '.mat'.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1-تركيب شمال 2.0

انتقل إلى "جامعة كاليفورنيا سان دييغو Neurovascular مختبر التصوير" الموقع¹ والأيسر في '"هدباسي 2.0 شمال"v1.0' لتحميل الملفات من نوع zip البرنامج إلى الموقع المطلوب على جهاز الكمبيوتر الخاص بك.
ملاحظة: يتطلب شمال 2.0 نظام تشغيل ويندوز للإصدارات 7-10، 2.8 غيغابايت على الأقل من المساحة الحرة لتحميل ملف مضغوط و 6.9 غيغابايت لتثبيت البرنامج.
فك 'NNE2_HDbase_v1.0.zip'.
ملاحظة: المجلد NNE2 محلول يحتوي على ملفات 10: 'hana_refs.tar.gz'، 'hana_stk.tar.gz'، 'maps.tgz'، 'MCRInstaller.exe'، 'NNE2.exe'، 'NNE2.zip'، 'NNE2_README.txt'، 'source.zip'، 'users_guide.pdf' و 'vdb.mat'.
تثبيت 2.0 شمال باتباع الإرشادات الموجودة في 'NNE2_README.txt'.

2-تشغيل شمال 2.0

بدء NNE 2.0 مع 'NNE2.exe'.
الفريق 1 (اللوحة الرئيسية): تحديد مجموعة فرعية بيانات (الشكل 1). إظهار الصور في العمود الأيسر من "لوحة الرئيسية" الرسوم البيانية للوقت دورات ومعلمات لكافة الإدخالات إلى 'vdb.mat' (الشكل 1).
1. حدد النطاق عمق القشرية في العمود الأيمن للفريق. نوع في النطاق من العمق في التنسيق [د_مين _ماكسد]، حيث د_دقيقة هو الحد الأدنى للعمق و_ماكس د هو الحد الأقصى للعمق.
  ملاحظة: تم قياس البيانات في عمق من 30-560 ميكرون.
2. حدد ترتيب المتفرعة في العمود الأيمن للفريق. الأيسر على السهم واختر أحد الخيارات من القائمة (سطح | شنطة غوص | أولاً ترتيب الفروع | أعلى ترتيب الفروع).
3. حدد نطاق القطر خط الأساس في العمود الأيمن للفريق. اكتبه بالتنسيق [ديا_مين ديا_ماكس]، حيث ديا_دقيقة الحد الأدنى للقطر وضياء_ماكس هو القطر الأقصى.
4. حدد مواضيع (الحيوانات وفقا لتاريخ الشراء) في العمود الأيمن للفريق. الأيسر على السهم واختر من بين الخيارات المتاحة. بدلاً من ذلك، اختر بيانات من جميع المواضيع التي رهانك جميعا في المستطيل الأزرق.
5. اضغط إرسال لعرض واستكشاف البيانات المحددة في لوحة 2.
الفريق 2: استكشاف مجموعة فرعية مختارة من البيانات ومواصلة صقل البيانات (الشكل 2).
1. حدد نوع لحساب متوسط مجموعة من البيانات قبل رهانك على الزر المناسب في العمود الأيمن في الجزء العلوي. حدد: متوسط بعمق القشرية أو متوسط بأمر من المنطق التفريعي.
  ملاحظة: يتم تمييز الخيار الفعلي باللون الأخضر أدناه (الشكل 2).
2. حدد البيانات استناداً إلى مورفولوجيا السفينة أو الموضوع. Left-click حدد كافة البيانات لشجرة (arteriole غطس واحدة وفروعها) أو حدد كافة البيانات ل Subj (موضوع الحيوان).
3. اليسار فوق إرسال لعرض البيانات المحددة على اليسار في الرسوم البيانية للدورات الزمنية (1) الفردية (2) مجموعة متوسط الوقت-دورات ومبعثر مؤامرات (3) بداية أوقات الذروة (5) (4) الوقت إلى قمم ستريك وأقطار خط الأساس (6)
4. الأيسر في عملية تتبع في الرسم البياني الفرد تيميكورسيس في العمود الأيسر لتحديد دورة وقت.
  ملاحظة: يحصل أبرزت خلال الوقت المحدد في الرسم البياني (أرجواني) ووقتها بداية، سيتم وضع علامة القطر السعة والأساس الوقت إلى الذروة، والذروة بدوائر حمراء في الرسوم البيانية أدناه. النقاط الحمراء في التبعثر مؤامرات هي متوسط القيم.
5. ملاحظة المعرفات الخاصة بهذا الموضوع (معرف الموضوع) وشجرة (معرف شجرة) لدورة الوقت المحدد في العمود الأيمن في الجزء السفلي.
6. إذا رغبت في ذلك، قم بتغيير نوع حساب متوسط مجموعة من رهانك الاختيار المناسب على رأس العمود الأيمن متبوعاً بزر الإرسال وكرر الخطوات من 2.3.4.
7. زر الماوس الأيمن في أي مكان في لوحة 2 مع مؤشر عبر عرض واستكشاف جميع آثار الموضوع المحدد (معرف الموضوع) أو شجرة (معرف شجرة) في لوحة 3.
الفريق 3: استكشاف النهائي مجموعة فرعية من البيانات وتصديرها (الشكل 3).
1. حدد وقت-دورة تدريبية في الرسم البياني العلوي للعمود الأيسر قبل رهانك على تتبع: سيتم إبراز التتبع المحدد في الرسم البياني (أرجواني) وسيتم عرض معلمات وصفية لدخول قاعدة البيانات على أعلى الرسم البياني.
  ملاحظة: يتم عرض متوسط الوقت-الدورة سميكة سوداء (الشكل 3).
2. ملاحظة المقابلة بداية الوقت والسعة الوقت إلى الذروة، والذروة وقطرها خط الأساس في الرسوم البيانية أدناه.
3. الأيسر على زر تصدير مجموعة في العمود الأيمن لإنقاذ آثار المعروضة في الرسم البياني الأعلى إلى المجلد حيث يتم تشغيل 2.0 شمال من.
  ملاحظة: هذا الإجراء يحفظ الملفات الثلاثة: 'vdb_subset.xls'، 'vdb_subset.csv' و 'vdb_subset.mat' التي تحتوي على نواقل لتغيير القطر وناقلات الوقت؛ 'vdb_subset.mat' يتضمن أيضا معلمات وصفية ومعلومات من 'vdb.mat'.
4. لفحص جميع البيانات لإغلاق 'الموضوع' بدلاً من 'شجرة' لوحة 3 بالضغط [x]، إعادة التشغيل 2.0 شمال، كرر اختيار فئات في الفريق 1 (الخطوات 2.2.1-2.2.5) وتحديد كافة البيانات لهذا الموضوع في لوحة 2 (الخطوة 2.3.2).
5. الحق انقر فوق أي مكان في لوحة 3 مع مؤشر عبر الذهاب إلى 4 لوحة لاستكشاف الصور مرجع ومداخن 3D لجميع آثار في أعلى الرسم البياني 3 الفريق.
  ملاحظة: سيتم فتح لوحة 4 إذا كان الخيار كافة البيانات عن 'شجرة' تم تحديده في لوحة 2. إذا تم تحديد كافة البيانات لهذا 'الموضوع' بدلاً من ذلك، سوف تتم مطالبتك بتغيير اختياره المستخدم والموجهة إلى الفريق 1.
الفريق 4: تعريب قياس الوظيفية داخل صورة مرجعية وكومة صورة ثلاثية الأبعاد من المفرج (الشكل 4).
1. حدد مسار وقت قبل رهانك على ذلك في الرسم البياني على رأس العمود الأيسر.
  ملاحظة: سيتم إبراز التتبع المحدد في الرسم البياني (أرجواني) وسيتم عرض المعلومات الوصفية من بيانات التعريف في الأعلى.
2. استكشاف الصورة المرجعية المقابلة التي تم تحميلها تلقائياً من المجلد 'hana_refs' في أسفل اليمين من العمود الأيسر.
3. استكشاف المكدس صورة 3D المقابلة تم تحميلها تلقائياً من المجلد 'hana_stk' في أسفل اليمين من العمود الأيسر. قم بالتمرير خلال المكدس باستخدام الأسهم أو شريط التمرير أسفل الشكل.
  ملاحظة: عندما الصورة المكدس يصل إلى مستوى الصورة المرجعية – أي مستوى قياس القطر ('مؤشر مكدس' = 'المرجع')، وأبرز الصورة المكدس وأشارت إلى أنها 'مستوى الإطار'.
4. انقر فوق تصدير مجموعة في العمود الأيمن لتصدير الدورة الزمنية المميزة في ملف 'ref_stacks_trace.xls' التي يتم حفظها إلى المجلد حيث يتم تشغيل 2.0 شمال من.
  ملاحظة: الملف يحتوي على ناقلات الأمراض الوقت تغيير قطر ناقلات، معرف الموضوع، مؤشر الإدخال، موقع الصورة المرجعية، وموقع مكدس ثلاثي الأبعاد ورقم الصورة المكدس في مستوى الإطار.
5. إغلاق 4 الفريق من [x] للذهاب مرة أخرى إلى الفريق 1.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

شمال 2.0 وقاعدة بيانات المنتسبين خدمة لتصفح وعرض البيانات من قاعدة البيانات، فرز البيانات استناداً إلى معايير الاختيار، وتحميل البيانات المحددة وإيجاد قياسات الأوعية الدموية داخل الشجرة الوعائية المقابلة.

1 الفريق يتميز باختيار البيانات استناداً إلى فئات: 'عمق القشرية' 'المتفرعة'، 'الأساس القطر' والنظام 'المواضيع' – الشكل 1). يرجى ملاحظة أنه لا توجد في هذه الدراسة، لا توجد إدخالات للشرايين السطحية ('السطحية') في فئة مختارة '"المتفرعة من النظام"'. إذا تم تحديد هذا الخيار، يظهر مربع حوار تحذير 'لم يتم العثور على سجلات – البحث تقييدية للغاية' ويطالب المستخدم بتحديد خيار مختلف. وسوف تظهر نفس التحذير إذا لم يكن هناك لا قياسات الوفاء بالمعايير المحددة في لوحة 1. وفي هذه الحالة يجب إغلاق المستخدم 1 الفريق بالضغط على [x] وإعادة تشغيل البرنامج.

القطر كافة تغير الوقت-دورات الوفاء المعايير المختارة في لوحة 1 يمكن عرضها في لوحة 2 (الشكل 2). ويمكن استكشاف المستخدم الفردية كل الوقت-دورات، وقت-دورات الفريق في المتوسط بعمق القشرية أو أمر التفريع والقيم المناظرة من 'بداية الوقت'، 'السعة القصوى'، 'الوقت إلى الذروة' و 'الأساس القطر' رسم كوظائف عمق. المستخدم يحدد دورة مرة واحدة من الرسم البياني الوقت-الدورات الفردية ويستكشف شكل المنحنى، فضلا عن الخصائص العددية المقابلة في التبعثر مؤامرات.

ويمكن استكشاف كافة البيانات المكتسبة في نفس شجرة الحيوان أو أرتيريولار في لوحة 3 (الشكل 3). بنفس الطريقة كما هو الحال في لوحة 2، المستخدم تحديد دورة مرة واحدة من الرسم البياني الوقت-الدورات الفردية ويستكشف شكل المنحنى، فضلا عن الخصائص العددية المقابلة في التبعثر مؤامرات. إذا رغبت في ذلك، يمكن للمستخدم تصدير كافة البيانات من لوحة 3 في شكل '.xls'، 'csv' و '.mat'. إنشاء هذه الملفات أو الكتابة فوق كل مرة يتم اتخاذ إجراء 'تصدير'. قبل الكتابة فوق الملفات الموجودة, انبثاق مربع حوار تحذير 'حوالي الكتابة فوق vdb_subset.xls' مطالبة المستخدم الذي تريد إعادة تسمية نتائج تم تصديرها سابقا. يجب على المستخدم التأكد من أيا من الملفات المصدرة مفتوحة أثناء الإجراء 'تصدير'. إذا كان أحد الملفات، بفتح مربع حوار تحذير 'خطأ في ملف Excel المصدر: تأكد من vdb_subset.xls لم يتم فتح' سوف تظهر. وفي هذه الحالة، يجب على المستخدم إغلاق الملف الذي تم تصديره ثم أعد تشغيل 2.0 شمال.

ويمكن استكشاف جميع البيانات التي يحصل عليها من داخل شجرة أرتيريولار واحدة في سياق المفرج ثلاثية الأبعاد في لوحة 4 (الشكل 4). سيتم عرض تحديد وقت دورة تلقائياً الصورة المرجعية المرتبطة بها والمكدس الصور الثلاثية الأبعاد التي يتم تحميلها من المجلدات 'hana_refs' و 'hana_stk'، على التوالي. يتم تمييز السفينة المقاسة في صورتها الإشارة مع مستطيل أحمر شبه شفافة في وسط الصورة. مسار مسح علامة خط أحمر عبور السفينة المقاسة. إذا كان يتم فحص السفن أكثر في قياس واحد (الخط الأحمر عبور سفن متعددة – الشكل 4)، يحتاج المستخدم لتأخذ في الاعتبار النظام التفريع الموجودة في 'vdb.mat' أو عرضها في واجهة المستخدم الرسومية أعلى الرسم البياني الوقت-دورات ('باء أمر') لفهم المسح الضوئي التي ينتمي إليها لقياس معين. أمر التفريع '0' تسميات جذوع الغوص، '1' تسميات فروع متصلة مباشرة بالغوص جذوع، 2 ' الفروع تسميات ترتبط مباشرة إلى فروع النظام 1^st ، إلخ. للتعرف على شجرة أرتيريولار المناسبة بدءاً arteriole غوص في سطح الدماغ (ينظر في الصور أعلى المكدس ثلاثي الأبعاد)، المستخدم يجب الرجوع إلى خارطة تضخم منخفض بحفظها في المجلد 'خرائط'. هذه الخريطة هي فريدة من نوعها لكل موضوع الحيوان، ويمكن أن تكون موجودة باستخدام معرف موضوع المقابلة (على سبيل المثال، '022014.jpg'). هذه الخريطة صورة للتعرض الكامل للعقل مع المفرج السطحية. تتم تسمية أجزاء الشرايين المقاسة الغوص مع معرفات شجرة ('معرف شجرة') (الشكل 5). يمكن تصدير المستخدم محدد وقت-دورة واحدة جنبا إلى جنب مع المعلومات حول الصورة المرجعية المناظرة، مكدس ثلاثي الأبعاد وموضع القياس داخل المكدس في 'ref_stacks_trace.xls'. وبالمثل، أما 'تصدير' في لوحة 3، يجب إغلاق 'ref_stacks_trace.xls' قبل اتخاذ الإجراء 'تصدير'. وسوف تظهر نفس النوع من مربعات الحوار تحذير قبل الكتابة فوق الملف الذي تم تصديره، أو عندما يكون الملف مفتوحاً أثناء الإجراء 'تصدير'. يرجى ملاحظة أن مرجع مفقود إذا كان هناك صورة لدخول قاعدة البيانات المحدد (إدخالات 9 في المجموع)، تحذير '"العثور على صورة مرجع رقم": فهرس =' سيتم عرض بدلاً من الصورة المرجعية في لوحة 4. يتوفر لا تصدير لهذه الإدخالات ويتم مطالبة المستخدم باختيار مسار مختلف وقت. إذا قام المستخدم بتحديد إدخال الذي مكدس ثلاثي الأبعاد غير موجود أو تم العثور على لا مرجع الصورة/المكدس (إدخالات 31 و 52، على التوالي) ملاحظة * لا مكدس المباراة * سيتم عرض على رأس صورة فارغة مكان الصورة مكدس ثلاثي الأبعاد في لوحة 4.

رقم 1: يقدم الفريق 1 (اللوحة الرئيسية) لتحديد مجموعة فرعية بيانات على أساس فئات مختارة- يتم عرض كافة البيانات من 'vdb.mat' في الرسوم البيانية ستة في العمود الأيسر. العمود الأيمن يسمح للمستخدم بتحديد مجموعة فرعية من هذه البيانات عن طريق اختيار "القشرية عمق" | أمر التفريع | قطر خط الأساس | مواضيع. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

رقم 2: لوحة 2 تتيح دراسة فرعية مختارة من البيانات وزيادة صقل التحديد. ويقدم العمود الأيمن حساب متوسط البيانات المحددة على أساس فئات العمق أو أمر التفريع (الخيار الفعلي هو الضوء باللون الأخضر). يعرض العمود الأيسر البيانات التي تفي بمعايير التحديد في الفريق 1 والنوع المتوسط المحدد في العمود الأيمن. يمكن للمستخدم تحديد مسار وقت في أعلى يسار الرسم البياني (المؤشر عبر) الذي يحصل المميزة (أرجواني). قطر السعة والأساس الذروة هي دائري باللون الأحمر المقابلة أوقات بداية وذروة، ويتم عرض معرفات الإدخال في العمود الأيمن في الجزء السفلي. نقاط حمراء سميكة في التبعثر مؤامرات علامة متوسط القيم لمجموعة فرعية البيانات الفعلية. اختيار 'كافة البيانات لشجرة' مقابل 'كافة البيانات ل Subj' يؤثر على البيانات في اللوحات التالية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 3: لوحة 3 تتيح استكشاف النهائي مجموعة فرعية من البيانات وتصديرها- يمكن للمستخدم تحديد (عبر المؤشر) وقت دورة في الرسم البياني على رأس العمود الأيسر. التتبع المحدد يحصل المميزة (أرجواني)، ويتم عرض بيانات التعريف دخول أعلى الرسم البياني. في نفس الوقت بداية المقابلة وأوقات الذروة، فضلا عن أقطار الأساس والسعة القصوى يتم عرضها في الرسم البياني أدناه. يسمح زر "تصدير مجموعة" في العمود الأيمن تصدير جميع الدورات الزمنية من أعلى الرسم البياني. متوسط الوقت-الدورة المرسومة باللون الأسود السميك. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 4: لوحة 4 تتيح ترجمة القياسات القطر داخل صورة مرجعية وإطار مكدس ثلاثي الأبعاد من المفرج. وارسم الوقت-دورات على رأس العمود الأيسر متطابقة مع الأرض وقت-دورات في لوحة 3. يمكن للمستخدم تحديد الوقت-الدورات الفردية من أعلى الرسم البياني الموجود في العمود الأيمن. يتم عرض الصورة المرجعية المقابلة في أسفل يمين جنبا إلى جنب مع المعلومات الوصفية: 'صورة الرقم' (اسم الصورة المرجعية)، 'عمق' (عمق القشرية للقياس) و 'النطاق' (حجم الصورة في ميكرون كل بكسل). يتم عرض المكدس 3D المقابلة في أسفل اليسار جنبا إلى جنب مع معلومات التعريف الوصفي: 'مؤشر مكدس' (رقم الصورة الفعلية في المكدس)، 'دلتا' (المسافة العمودية من الصورة العلوية)، 'المرجع' (الصورة رقم في المكدس الذي يناظر صورة مرجعية، ويلتقط موقع قياس) و 'النطاق' (حجم الصورة في ميكرون كل بكسل). يرجى ملاحظة أن 'عمق' أعلى الصورة المرجعية تم إدخالها يدوياً من خلال التجربة وهي تقريبية. فإنه لا يطابق تماما قيمة 'دلتا' مستوى الإطار في رص الصور يرجع ذلك إلى حقيقة أن يميل سطح الدماغ فيما يتعلق بالطائرة التصوير. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الرقم 5: خريطة التكبير المنخفض من المفرج السطحية. يلتقط الصورة منطقة الدماغ مكشوفة مع السفن السطحية. تتم تسمية قطاعات الغوص من أشجار أرتيريولار المقاسة مع معرفات الشجرة (شجرة ID ''). يتم حفظ هذه الخرائط في مجلد 'خرائط' في المجلد حيث يتم تشغيل 2.0 شمال من. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

شمال 2.0 كتبها المستخدمين الآخرين من أجل تبادل البيانات تصوير الأوعية الدموية ل دراسة محددة²⁰ ولكن قصد تطوير أداة بسيطة لتقاسم واستكشاف بيانات نوع مماثل. الباحثين المهتمين بفحص قاعدة البيانات المرتبطة بها من بيانات الأوعية الدموية قد تستخدم واجهة المستخدم الرسومية لاستعراض البيانات وتحديد مجموعات فرعية بيانات ومقارنتها بالنتائج التجريبية الخاصة بها أو عملية لهم مواصلة استخدام الإجراءات الحسابية الخاصة بهم. المستخدمين مألوفة مع MATLAB يمكن الاستفادة مباشرة قاعدة بيانات 'vdb.mat' وفي حين يمكن للمستخدمين استخدام نوع مختلف من لغة برمجة تصدير البيانات الموجودة في أحد تنسيقات بديلة ('.xls' أو '.csv').

الباحثين الذين يرغبون في تقاسم البيانات التجريبية الخاصة بهم باستخدام 2.0 شمال تحتاج إلى هيكل النتائج في مصفوفة وبالمثل إلى 'vdb.mat'. ينبغي أن تكون إدخالات الرئيسي لقاعدة البيانات هذه الدورات مرة من أي نوع في شكل متجهات وناقلات وقت المقابلة. معلمات قاعدة البيانات يمكن أن يكون تعديلها أو إضافتها إلى عبر وحدات تجميعية من واجهة المستخدم الرسومية. كافة المراجع الصور، رصات الصور وتعرض المخ ينبغي جمع الخرائط (إذا كان قابلاً للتطبيق) وأودعت جنبا إلى جنب مع قاعدة بيانات وواجهة المستخدم الرسومية القابل للتنفيذ على شبكة الإنترنت (مثل صفحة ويب المختبر أو مستودع لطرف ثالث).

يمكن للباحثين المهتمين باستخدام قياسات الأوعية الدموية جنبا إلى جنب مع 3D مورفولوجية الأوعية الدموية في وضع نماذج لدراسات وظيفة المخ أولاً استكشاف البيانات باستخدام واجهة المستخدم الرسومية. بعد تحديد مجموعة فرعية المطلوب من البيانات، يمكنهم استخدام المعلومات الوصفية المصدرة إلى 'ref_stacks_trace.xls' جنبا إلى جنب مع المتغيرات في 'vdb.mat'، مكدس 3D الصور المحفوظة في 'hana_stk' وخرائط التعرض الدماغ في 'خرائط' لإعادة إعمار مورفولوجية الأوعية الدموية في 3D .

أن الخطوة الأكثر أهمية البروتوكول يتم تصدير البيانات. للتصدير الصحيحة للبيانات المحددة (من الفريق 3 و 4) من المهم لإغلاق كافة الملفات التي يجب تصدير البيانات إلى قبل اتخاذ الإجراء 'تصدير'. وعندئذ فقط الملفات ستتم الكتابة بشكل صحيح مع الاختيار الفعلي للبيانات. إدخال أي تعديلات على البرنامج أو الحاجة إلى استكشاف الأخطاء وإصلاحها التي يتعين القيام بها للتعليمات البرمجية المصدر.

وقد وضعت 2.0 شمال لتقاسم الملامح الزمنية المحسوبة من مسح خط التي تم الحصول عليها بالفحص المجهري 2-فوتون. ولذلك بيانات استكشاف طريق شمال 2.0 ليست فحص كثافة الخام لكن دورات الوقت المجهزة مسبقاً بدلاً من التغيرات النسبية القطر. وبهذه الطريقة يتم المستخدمين قادراً على معالجة البيانات التجريبية الخام استخدام إجراءات معيارية والبرامج الخاصة بهم واستخدام 2.0 شمال كقالب لتقديم وتبادل نتائجها مع الباحثين الآخرين. يمكن مشاركة هذه الطريقة ليس فقط التغييرات قطر الأوعية الدموية ولكن أساسا أي إشارة تعتمد على الوقت تقاس باستخدام تقنيات قياس مختلفة. هذه الإشارات وتشمل الأسفار من الكالسيوم²⁴،²⁵من الصوديوم، والجهد الحساسة الأصباغ²⁶، مؤشرات وراثيا المرمزة لنواتج الأيض²⁷، الضغط الجزئي للأوكسجين (ص₂)²⁸، الدم الأوكسجين (غامق ¹⁸،²⁹التصوير الطيفي)، تدفق الدم (البقع واللطخ التصوير²⁹) أو الإشارات الكهربية³⁰. الشرط الأساسي لاستخدام 2.0 شمال قاعدة بيانات في شكل مصفوفة '*.mat'. ويمكن تحقيق ذلك أما عن طريق تجهيز البيانات مباشرة في MATLAB أو استخدام أدوات لبناء المصفوفة من التنسيقات الأخرى (مثل التفوق يخدم 'xlsread(filename)' لقراءة أوراق انتشار إلى صيغ '.mat'). يقتصر استخدام 2.0 شمال دون MATLAB لاستكشاف وتنزيل ومعالجة المزيد من البيانات من قاعدة البيانات الحالية 'vdb.mat'.

شمال 2.0 لديه القدرة على المساعدة في نشر البيانات التجريبية عبر مجتمع أبحاث علم الأعصاب على نطاق واسع إلى استكشاف ومقارنة بغيرها من البيانات التجريبية من نوع مماثل تيسير وضع معايير للحصول على البيانات وتجهيز³¹. شمال 2.0 يمكن أن تساعد أيضا في نشر البيانات عبر المجتمع نيوروينفورماتيكس حيث يمكن استخدامه في نماذج إشارات التصوير غير الغازية مثل الرنين المغناطيسي الوظيفية التصوير (الرنين المغناطيسي الوظيفي)²¹. بينما شمال 2.0 لا يمكن أن تتنافس مع قواعد البيانات أكثر تعقيداً⁵^،³²^،^،من³³³⁴، فإنه يمكن توفير منبر سلس وجاهزة للاستخدام داتاباسينج وتقاسم البيانات التجريبية دون الحاجة إلى استثمارات إضافية واسعة النطاق.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

ونعترف مع الامتنان الدعم من المعاهد الوطنية للصحة (NS057198، EB00790، MH111359، و S10RR029050) ووزارة التعليم والشباب والرياضة في الجمهورية التشيكية (سيتيك 2020، LQ1601). وأيد زمالات ما بعد الدكتوراه من المجتمع الدولي صداع في عام 2014 والعلمية والتكنولوجية أبحاث المجلس من تركيا بحلول عام 2015. وأيد ما بعد الدكتوراه زمالة من "مؤسسة البحوث الألمانية" (DFG TH 2031/1) طن متري.