本文介绍了一种图形用户界面，用于探索和共享通过双光子显微镜在活体小鼠体感皮层中测量的光遗传学诱导血管反应数据库。in vivo。该界面支持浏览数据、基于条件的筛选、数据平均、在血管三维体积内定位测量位置以及导出数据。
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方法文章
Neurovascular Network Explorer 2.0：一种用于探索和共享小鼠活体皮层光遗传学诱发血管运动数据库的简易工具
本文内容
摘要
摘要
神经科学领域中，随着所获取数据的数量和复杂性不断增加，以及用于获取和处理这些数据的技术日益多样化，共享实验数据的重要性愈发凸显。然而，大多数实验数据，尤其是来自常规规模实验室的独立研究数据，从未能广泛地传递至整个科研群体。为此开发了一款名为神经血管网络浏览器2.0（Neurovascular Network Explorer 2.0，NNE 2.0）的图形用户界面（GUI）引擎，作为实现血管成像数据简便且低成本共享与探索的工具。NNE 2.0 可与数据库交互，该数据库包含在小鼠体感皮层中测量的单个血管由光遗传学刺激引发的扩张/收缩时间序列数据。 体内 通过双光子显微镜。NNE 2.0 能够根据不同的标准（受试者、分支顺序、皮层深度、血管直径、小动脉树）选择并显示时间序列，以及进行简单的数学运算例如平均、峰值归一化）和数据导出。它支持三维血管网络的可视化，并可实现血管树中单个功能性血管直径测量值的精确定位。
NNE 2.0、其源代码及相应数据库可从加州大学圣地亚哥分校神经血管成像实验室网站免费下载1。用户可利用该源代码访问相关数据库，或将其作为模板，以适当格式建立数据库并共享自身的实验结果。
引言
大脑被认为是人体最复杂的器官之一，揭示其复杂功能的渴望从未减弱。目前，研究人员正利用多种工具，从分子水平到行为水平等多个尺度对大脑进行研究2,3,4,5,6,7,8。非均质性实验数据的数量以前所未有的速度增长。随着所获取数据量的增加，人们对实验数据共享、组织和标准化需求的认识也在不断加深。显然，神经信息学将在跨尺度整合实验数据、构建脑功能与脑功能障碍模型方面发挥关键作用9,10。
为此，一些研究，尤其是大规模研究，能够划拨资源，通过大型数据库公开其研究成果11,12,13,
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方案
1. NNE 2.0 的安装
- 访问加州大学圣地亚哥分校神经血管成像实验室网站1，左键点击“NNE 2.0 HDbase v1.0”以将压缩的程序文件下载到您计算机上的指定位置。
注意：NNE 2.0 需要 Windows 7 至 10 操作系统，下载压缩文件至少需要 2.8 GB 的可用空间，安装程序则需要 6.9 GB 的可用空间。 - 解压“NNE2_HDbase_v1.0.zip”。
注意：解压后的 NNE2 文件夹包含 10 个文件：“hana_refs.tar.gz”、“hana_stk.tar.gz”、“maps.tgz”、“MCRInstaller.exe”、“NNE2.exe”、“NNE2.zip” 、“NNE2_README.txt”、“source.zip”、“users_guide.pdf”和“vdb.mat”。 - 按照“NNE2_README.txt”中的说明安装 NNE 2.0。
2. 运行 NNE 2.0
- 使用“NNE2.exe”启动 NNE 2.0。
- 面板 1（主面板）：选择数据子集（图 1）。主面板左侧列中的图像显示了“vdb.mat”中所有条目的时间过程图和参数（
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结果
NNE 2.0 及其关联数据库可用于浏览和查看数据库中的数据，根据选定条件对数据进行筛选，下载所选数据，以及在相应的血管树中查找血管测量值。
面板1展示了基于以下类别的数据筛选：“皮层深度”、“分支顺序”、“基线直径”和“受试者”（图1）。请注意，在本研究中，“分支顺序”筛选类别下没有表层小动脉（“表层”）的记录。如果选择该选项，将弹出警告对话框“未找到记录——搜索条件过于严格”，提示用户选择其他选项。如果在面板1中所选条件无匹配的测量数据，也会出现相同的警告。此时，用户应通过点击[x]关闭面板1，并重新启动程序。
所有满足图1中选定标准的直径变化时间过程均可在图2（图2）中查看。用户可浏览所有单个时间过程、按皮层.......
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讨论
NNE 2.0 的编写旨在共享一项特定研究的血管成像数据20，同时也希望为其他用户提供一个简单工具，用于共享和探索同类数据。有兴趣查看相关血管数据库的研究人员可使用图形用户界面（GUI）浏览数据、选择数据子集，将其与自身的实验结果进行比较，或使用自有的计算流程进一步处理数据。熟悉 MATLAB 的用户可直接使用数据库文件“vdb.mat”，而使用其他编程语言的用户则可将数据导出为多种替代格式之一（“.xls”或“.csv”）。
希望使用 NNE 2.0 共享自身实验数据的研究人员需要将结果整理成类似于“vdb.mat”的矩阵格式。数据库的主要条目应为任何形式的时间序列数据（以向量形式表示）以及对应的时间向量。可通过图形用户界面（GUI）的模块化结构对数据库参数进行修改或添加。所有参考图像、图像序列和脑区暴露图谱（如适用）应与数据库及可执行的图形用户界面一并收集，并上传至互联网（例如实验室网站或第三方存储库）。
对在脑功能建模研究中结合使用血管测量数据与三维血管形态的研究人员，可首.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
我们衷心感谢美国国立卫生研究院（NIH，项目编号：NS057198、EB00790、MH111359 和 S10RR029050）以及捷克共和国教育、青年和体育部（CEITEC 2020，LQ1601）提供的资助。KK 于 2014 年获得国际头痛学会的博士后奖学金资助，并于 2015 年获得土耳其科学技术研究理事会的博士后奖学金资助。MT 获得了德国研究基金会（DFG TH 2031/1）的博士后奖学金资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| MATLAB | MathWorks | 程序 | |
| Winrar | Rarlabs | 程序 |
参考文献
- Neurovascular Imaging Laboratory. Use Our Data. , UC San Diego School of Medicine. Available from: https://neurosciences.ucsd.edu/research/labs/nil/Pages/UseOurData.aspx (2017).
- Craddock, R. C., et al. Imaging human connectomes at the macroscale. Nat Methods. 10 (6), 524-539 (2013).
- Devor, A., et al.
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重印与许可
