إعادة البناء الحسابي لجزر البنكرياس كأداة للتحليل الهيكلي والوظيفي

هذا البروتوكول مهم لأنه يصف عبء العمل الحسابي لإعادة بناء معماريات الجزر ، وتحليل خصائصها المورفولوجية والاتصالية ، وتقييم آثارها الوظيفية من خلال المحاكاة الحسابية. الميزة الرئيسية هي أنه يوفر طريقة لتنفيذ خوارزميات الحوسبة عالية الأداء لاستكمال العمل النظري والتجريبي في مجال أبحاث الجزر. يمكن أن تكون هذه المنهجية مفيدة بشكل خاص لمقارنة الخصائص المورفولوجية والاتصالية للجزر الصحية والمتغيرة أو لمقارنة معماريات الجزر من أنواع حيوانية مختلفة.

للبدء، تحقق من تثبيت برامج التحويل البرمجي GCC وNVCC. افتح محطة طرفية عن طريق تنفيذ الأوامر واتبع الإرشادات الواردة في النص إذا لم يتم التعرف على أي من هذه الأوامر من قبل النظام. افتح محطة طرفية وانتقل إلى مجلد IsletLab.

إنشاء بيئة جديدة عن طريق تنفيذ الأمر في المحطة الطرفية. قم بتنشيط البيئة الجديدة عن طريق تنفيذ الأمر. قم بتشغيل تطبيق IsletLab عن طريق تنفيذ الأمر في المحطة الطرفية.

لإعداد بيانات الإدخال، قم بتنظيم بيانات جزيرة الإدخال في ملف مكون من أربعة أعمدة يكون فيه العمود الأول هو نوع الخلية والأعمدة الثاني والثالث والرابع هي إحداثيات X وY وZ لخلايا الإدخال، على التوالي، مما يضمن عدم تضمين ملف الإدخال رؤوس الأعمدة. انقر فوق الزر تحميل جزيرة أولية وحدد الملف الذي يحتوي على بيانات الإدخال لإنشاء جزيرة أولية وتمثيل ثلاثي الأبعاد والإحصاءات المقابلة. لتكوين عملية إعادة التعمير، انقر فوق الزر إعدادات إعادة الإعمار وقم بتعديل معلمات التحسين.

انقر فوق الزر موافق ( OK) لحفظ قيم المعلمات. انقر فوق الزر إعادة إنشاء جزيرة لفتح نافذة سجل إعادة الإعمار. انقر فوق الزر تشغيل لبدء عملية إعادة الإعمار.

تقييم نتائج عملية إعادة الإعمار من خلال تحليل إحصاءات التحسين الموضحة في علامة التبويب Final Islet في لوحة الإحصاءات من خلال التركيز على زيادة النسبة المئوية للخلايا التجريبية المدرجة في الجزر المعاد بناؤها إلى أقصى حد أو ، بشكل مكافئ ، على تقليل عدد التداخلات. إذا كانت النسبة المئوية للإحصاءات التجريبية تعتبر منخفضة وفقا لأهداف المستخدم، فانقر فوق القائمة ملف وحدد إعادة التشغيل. انقر فوق الزر تحميل جزيرة أولية وحدد الملف الذي يحتوي على بيانات الإدخال لإنشاء جزيرة أولية.

ثم قم بزيادة درجة الحرارة الأولية وعامل التكرار وعامل القبول في إعدادات إعادة الإعمار ، وكرر عملية إعادة بناء الجزيرة الموضحة سابقا حتى يتم الحصول على نتائج مرضية. انقر فوق إعدادات إعادة الإنشاء وحدد تفاوت جهات الاتصال لتحديد تفاوت الاتصال من خلية إلى خلية. انقر فوق موافق لحفظ قيم المعلمات.

انقر فوق الزر جهات اتصال من خلية إلى خلية لتحديد الخلايا الموجودة على اتصال وثيق. انقر فوق الزر إنشاء شبكة لإنشاء شبكة الجزيرة ولحساب مصفوفة الشبكة المقترنة. قم بالتبديل إلى علامة التبويب محاكاة في لوحة التكوين الخاصة بالواجهة.

حدد الوضع المطلوب للتردد الجوهري ، ثابت أو عشوائي. انقر فوق الزر تكوين تردد جوهري لتحديد تردد المذبذب بالهرتز. حدد الوضع المطلوب للمرحلة الأولية، ثابت أو عشوائي.

انقر فوق الزر تكوين التفاعلات لتحديد معلمات التفاعل من خلية إلى خلية في نافذة قوة التفاعل. قم بتكوين المحاكاة عن طريق تحديد إجمالي وقت المحاكاة وخطوة الوقت وعامل التوفير. حدد عدد الكتل ومؤشرات الترابط وقدرة النظام الأساسي للحوسبة المتاحة لإجراء المحاكاة.

انقر فوق الزر تشغيل محاكاة لفتح نافذة سجل المحاكاة. انقر فوق الزر تشغيل لبدء المحاكاة ومراقبة العملية حتى يتم عرض وسيلة الإيضاح يرجى إغلاق النافذة للمتابعة. ثم أغلق نافذة سجل المحاكاة لمراقبة نتائج المحاكاة.

انقر فوق ملف وحدد تصدير المشروع في شريط القوائم. حدد الدليل الذي سيتم حفظ ملف المشروع فيه وانقر فوق الزر موافق ( OK) . تم الحصول على إعادة بناء الجزر باستخدام مجموعات دون المستوى الأمثل من المعلمات في إعدادات إعادة الإعمار ، بما في ذلك 86.6 ٪ من الخلايا الأولية.

أدت زيادة درجة الحرارة الأولية والتكرار وعوامل القبول إلى ارتفاع نسبة الخلايا الأولية إلى 93.37 و 99.15٪ في الجزر المعاد بناؤها. تم الحصول على مخططات التقارب لعملية إعادة الإعمار ، مما يدل على تطور الخلايا المتداخلة كدالة لدرجة الحرارة. يعتمد تحديد جهات الاتصال من خلية إلى خلية من معماريات الجزر المعاد بناؤها على قيمة معلمة تحمل الاتصال.

ولم يتم تحديد سوى 290 مخالطا من خلية إلى خلية بقيمة ميكرومتر واحد، في حين ارتفع إجمالي السياق المحدد إلى 636 و731 على التوالي بالنسبة لميكرومترين. تم الحصول على مخطط الشبكة الذي يوفر تمثيلا مرئيا لجهات الاتصال من خلية إلى خلية متصلة معا. أظهرت نتائج المحاكاة أن خلايا ألفا وبيتا تتأرجح تماما خارج الطور ، بينما تتأرجح خلايا دلتا خارج المرحلة مع خلايا ألفا وبيتا.

سيطرت على السلوك المتذبذب للجزيرة تذبذبات خلايا ألفا مع مساهمة طفيفة من مجموعة الخلايا الأخرى. تم الحصول على مخطط مؤشر تزامن الجزر الذي يوفر مقياس تماسك الطور للتذبذبات بين الخلايا الجزرية وتباين التزامن بين الخلايا الجزرية بمرور الوقت. تعتمد جميع المقاييس المشتقة والمحاكاة الوظيفية على عملية إعادة الإعمار ، لذلك من المهم تحقيق أعلى نسبة مئوية من الخلايا الأولية في الجزر المعاد بناؤها.

يمكن استخدام الجزر المعاد بناؤها التي تم الحصول عليها من هذا الإجراء لتطوير نماذج حسابية أكثر واقعية لجزر البنكرياس من خلال تضمين وصف فيزيائي حيوي مفصل للخلايا الجزيرية.