Neurovaskuläre Network Explorer 2.0: Ein einfaches Werkzeug für die Erkundung und Freigeben einer Datenbank Optogenetically-evozierten Vasomotion Maus Kortex In Vivo

Die vorgestellte Software mit dem Namen Neurovascular Network Explorer 2.0 oder NNE 2.0 ist eine MATLAB-basierte grafische Benutzeroberfläche, die die Visualisierung, Inspektion, Auswahl und den Export von optogenetisch evozierten Gefäßdurchmesseränderungen ermöglicht, die mit Hilfe von Zwei-Photonen-Mikroskopie gemessen werden. In zwei beliebigen Stützen befindet sich die Lokalisierung der Durchmessermessungen innerhalb einer 3D-Struktur des Gefäßnetzwerks, die in modernen Studien der Gehirnfunktion verwendet werden kann. Und zwei beliebige können verwendet werden, um die zugehörige Datenbank zu untersuchen, sowie eine Vorlage zum Teilen und Untersuchen der eigenen Daten der Benutzer, die in Datenbanken mit ähnlichem Format strukturiert sind.

Starten Sie das NNE 2.0-Programm, indem Sie NNE 2.execute auswählen. Die Bilder in der linken Spalte des Hauptfensters zeigen Diagramme von Zeitverläufen und Umfängen aller Einträge in der Datenbank vdb. mat Beginnen Sie mit der Auswahl des Bereichs für die kortikale Tiefe in der rechten Spalte.

Hier wird eine minimale Tiefe von 40 Mikrometern und eine maximale Tiefe von 560 Mikrometern verwendet. Wählen Sie dann die Verzweigungsreihenfolge aus, klicken Sie mit der linken Maustaste auf den Pfeil und wählen Sie eine der Optionen aus der angezeigten Liste aus. Wählen Sie als Nächstes den Basisliniendurchmesser aus, und geben Sie den Bereich ein.

Hier wird ein minimaler Durchmesser von zwei Mikrometern und ein maximaler Durchmesser von 45 Mikrometern verwendet. Wählen Sie nun in der rechten Spalte des Panels die zu analysierenden Themen aus. Klicken Sie mit der linken Maustaste auf den Pfeil und wählen Sie aus den verfügbaren Optionen.

Drücken Sie auf Senden, um die ausgewählten Daten im zweiten Bereich anzuzeigen und zu erkunden. Bevor Sie die ausgewählte Teilmenge der Daten untersuchen, gruppieren Sie den Durchschnitt der Daten, indem Sie mit der linken Maustaste entweder auf den Durchschnitt nach kortikaler Tiefe oder auf den Durchschnitt nach Verzweigungsreihenfolge klicken. Die Auswahl ist unten grün hervorgehoben.

Wählen Sie dann Daten basierend auf der Morphologie des Gefäßes oder dem Subjekt aus. Alle Daten auswählen für Baum besteht aus den Daten für eine einzelne Taucharterie und ihre Äste. Klicken Sie anschließend mit der linken Maustaste auf Senden, um ausgewählte Daten in Diagrammen einzelner Zeitverläufe, Gruppendurchschnittszeitverläufe und Streudiagramme der Anfangszeiten, der Spitzenamplituden der Zeit bis zum Höhepunkt und der Basisliniendurchmesser anzuzeigen.

Klicken Sie mit der linken Maustaste auf eine Spur in der Grafik der einzelnen Zeitverläufe. Die ausgewählten Zeitverläufe, die dann in Magenta hervorgehoben sind, sowie die Anfangszeit, die Zeit bis zum Peak, die Peak-Amplitude und der Basisliniendurchmesser werden in den folgenden Diagrammen durch rote Kreise markiert. Klicken Sie dann mit der rechten Maustaste mit einem Kreuzcursor auf eine beliebige Stelle im zweiten Bereich, um alle Ablaufverfolgungen für die ausgewählte Subjekt-ID oder Baum-ID im dritten Bereich anzuzeigen und zu untersuchen.

Wählen Sie in der oberen Grafik der linken Spalte einen Zeitverlauf aus, indem Sie mit der linken Maustaste auf eine Spur klicken. Der ausgewählte Trace wird in der Grafik in Magenta hervorgehoben und die beschreibenden Parameter des Datenbankeintrags werden oben in der Grafik angezeigt. Die entsprechende Onset-Zeit, die Zeit bis zum Peak, die Peak-Amplitude und der Basisliniendurchmesser werden in den folgenden Diagrammen angezeigt.

Der Zeitverlauf in dickem Schwarz ist der Durchschnitt aller angezeigten Traces. Klicken Sie mit der linken Maustaste auf die Schaltfläche zum Exportieren von Sätzen, um die im oberen Diagramm angezeigten Ablaufverfolgungen im Ordner NNE 2.0 zu speichern. Stellen Sie sicher, dass während des Exportvorgangs keine der exportierten Dateien geöffnet ist.

Wenn eine der Dateien geöffnet ist, wird eine Warnung angezeigt. In diesem Fall sollte der Benutzer die exportierte Datei schließen und NNE 2 neu starten. Um alle Daten für das Subjekt anstelle des Baums zu überprüfen, schließen Sie das dritte Feld, starten Sie NNE 2.0 neu, und wählen Sie dann nach dem Wiederholen der Auswahl der Kategorien im ersten Bereich wie zuvor alle Daten für das Thema im zweiten Fenster aus.

Klicken Sie mit der rechten Maustaste mit einem Kreuzcursor auf eine beliebige Stelle im dritten Ausschnitt, um zum vierten Ausschnitt zu gelangen und Referenzbilder und 3D-Bildstapel für alle Leiterbahnen im oberen Diagramm des dritten Bereichs zu untersuchen. Bitte beachten Sie, dass Panel vier nur geöffnet wird, wenn in Panel zwei die Option Alle Daten für Baum ausgewählt wurde. Wenn stattdessen alle Daten für das Thema ausgewählt wurden, wird der Benutzer aufgefordert, die Auswahl zu ändern und sie an den ersten Bereich weiterzuleiten.

Wählen Sie einen Zeitverlauf aus, indem Sie ihn in der Grafik oben in der linken Spalte mit der linken Maustaste anklicken. Durchsuchen Sie unten rechts in der linken Spalte das entsprechende Referenzbild, das in diesem Fall automatisch aus dem Ordner hana_refs geladen wird. Erkunden Sie unten links in der linken Spalte den entsprechenden 3D-Bildstapel, der automatisch aus dem Ordner hana_stk geladen wird.

Scrollen Sie mit den Pfeilen oder dem Schieberegler unter der Abbildung durch diesen Stapel. Wenn das Stapelbild die Ebene des Referenzbildes erreicht, wird das Stapelbild hervorgehoben und als Frame-Ebene angezeigt. Klicken Sie in der rechten Spalte auf Exportsatz, um den markierten Zeitverlauf in eine Datei ref_stacks_trace zu exportieren.

xls, das im Ordner NNE 2 gespeichert wird. Schließen Sie schließlich Bereich vier, um zu Bereich eins zurückzukehren und mit der Erkundung eines neuen Datensatzes zu beginnen, oder schließen Sie Bereich eins, um das Programm zu beenden. Um die funktionellen Messungen zusammen mit der 3D-Gefäßstruktur zu verwenden, befindet sich ein entsprechender Bildstapel im Ordner hana_stk unter Verwendung seines Stapelreferenznamens, der in Panel vier angezeigt wird.

Um die jeweilige Taucharterie zu erkennen, kann der Benutzer auf eine Karte mit geringer Vergrößerung des Oberflächengefäßsystems mit Tauchsegmenten der gemessenen Arterien oder Bäumen zurückgreifen, die mit entsprechenden Nummern beschriftet sind. Diese Stapelindexzahl auf Frame-Ebene lokalisiert die Messung in der entsprechenden Tiefe. Die Verzweigungsreihenfolge zusammen mit der Scan-Trajektorie lokalisiert die Messung innerhalb der Bildgebungsebene.

Insgesamt wird dem Benutzer eine 3D-Topographie des Gefäßsystems zur Verfügung gestellt, das durch stimulusinduzierte Vasomotion an mehreren Stellen innerhalb von Gefäßbäumen besiedelt ist. Und NNE 2 wurde geschrieben, um die vaskulären Bildgebungsdaten einer bestimmten Studie zu teilen, aber mit der Absicht, ein einfaches Werkzeug für den Austausch und die Erforschung von Daten ähnlicher Art durch andere Benutzer zu entwickeln. Voraussetzung für die Verwendung von NNE 2 ist eine Vorlage, ist eine Datenbank im Format einer Matrix Und dies könnte entweder durch die direkte Verarbeitung der Daten in MATLAB oder durch die Verwendung von Tools zum Erstellen der Matrix aus anderen Formaten erreicht werden.

In NNE 2 hat das Potenzial, den Austausch experimenteller Daten zwischen Forschungsgemeinschaften zu unterstützen. Erleichterung der weiteren Nutzung der Daten sowie der Entwicklung von Standards für die Datenerfassung und -verarbeitung.