שחזור חישובי של איי הלבלב ככלי לניתוח מבני ותפקודי

פרוטוקול זה משמעותי משום שהוא מתאר עומס עבודה חישובי לשחזור ארכיטקטורות איים, לניתוח תכונותיהן המורפולוגיות והקישוריות ולהערכת ההשלכות הפונקציונליות שלהן באמצעות סימולציות חישוביות. היתרון העיקרי הוא שהוא מספק דרך ליישם אלגוריתמים של מחשוב בעל ביצועים גבוהים כדי להשלים את העבודה התיאורטית והניסיונית בתחום חקר האיים. מתודולוגיה זו יכולה להיות שימושית במיוחד כדי להשוות את התכונות המורפולוגיות והקישוריות של איים בריאים ומשתנים או כדי להשוות ארכיטקטורות איים ממיני בעלי חיים שונים.

כדי להתחיל, ודא כי מהדרים GCC ו- NVCC מותקנים. פתח מסוף על-ידי ביצוע הפקודות ופעל בהתאם להוראות המופיעות בטקסט אם אחת מפקודות אלה אינה מזוהה על-ידי המערכת. פתח מסוף ועבור אל התיקיה IsletLab.

צור סביבה חדשה על-ידי הפעלת הפקודה במסוף. הפעל את הסביבה החדשה על-ידי הפעלת הפקודה. הפעל את יישום IsletLab על ידי ביצוע הפקודה במסוף.

כדי להכין את נתוני הקלט, ארגן את נתוני איון הקלט בקובץ בן ארבע עמודות שבו העמודה הראשונה היא סוג התא והעמודות השנייה, השלישית והרביעית הן הקואורדינטות X, Y ו- Z של תאי הקלט, בהתאמה, כדי להבטיח שקובץ הקלט אינו כולל כותרות עמודות. לחץ על לחצן טען איון ראשוני ובחר את הקובץ המכיל נתוני קלט כדי ליצור איון ראשוני, את הייצוג התלת-ממדי ואת הנתונים הסטטיסטיים המתאימים. כדי לקבוע את תצורת תהליך השחזור, לחץ על לחצן הגדרות שחזור ושנה את פרמטרי המיטוב.

לחץ על הלחצן אישור כדי לשמור את ערכי הפרמטרים. לחץ על לחצן שחזר את האיון כדי לפתוח את חלון יומן השחזור. לחץ על הפעל כפתור כדי להתחיל את תהליך השחזור.

להעריך את התוצאות של תהליך השחזור על ידי ניתוח סטטיסטיקות האופטימיזציה המוצגות בכרטיסיית האיים הסופית של לוח הסטטיסטיקה על ידי התמקדות במקסום אחוז התאים הניסוייים הכלולים באיים המשוחזרים או, באופן שווה, במזעור מספר החפיפות. אם אחוז הנתונים הסטטיסטיים הניסוייים נחשב נמוך בהתאם למטרות המשתמש, לחץ על תפריט קובץ ובחר הפעל מחדש. לחץ על לחצן טען איון ראשוני ובחר את הקובץ המכיל נתוני קלט כדי ליצור איון ראשוני.

לאחר מכן העלו את הטמפרטורה הראשונית, גורם האיטרציות וגורם הקבלה בהגדרות השחזור, וחזור על תהליך שחזור האיים שתואר קודם לכן עד לקבלת תוצאות משביעות רצון. לחץ על הגדרות השחזור ובחר סובלנות ליצירת קשר כדי להגדיר את עמידות הקשר בין התא לתא. לחץ על אישור כדי לשמור את ערכי הפרמטרים.

לחץ על לחצן אנשי קשר מתא לתא כדי לזהות את התאים הנמצאים במגע קרוב. לחץ על לחצן בנה רשת כדי ליצור את רשת האיים ולחשב את מטריצת הרשת המשויכת. עבור לכרטיסיה סימולציה של לוח התצורה של הממשק.

בחר את המצב הרצוי של תדר פנימי, קבוע או אקראי. לחץ על לחצן הגדר תדר פנימי כדי להגדיר את התדר של המתנד בהרץ. בחר את המצב הרצוי של השלב הראשוני, קבוע או אקראי.

לחץ על לחצן קביעת תצורה של אינטראקציות כדי להגדיר את הפרמטרים של אינטראקציה בין תא לתא בחלון חוזק האינטראקציה. הגדר את הסימולציה על-ידי הגדרת זמן הסימולציה הכולל, שלב הזמן וגורם השמירה. הגדר את מספר הבלוקים, החוטים והיכולת של פלטפורמת המחשוב הזמינים לביצוע הסימולציה.

לחץ על לחצן הפעל סימולציה כדי לפתוח את חלון יומן הרישום של סימולציה. לחץ על הפעל כפתור כדי להתחיל את הסימולציה ולפקח על התהליך עד שהמקרא אנא סגור את החלון כדי להמשיך מוצג. לאחר מכן סגור את חלון יומן הסימולציה כדי לצפות בתוצאות הסימולציה.

לחץ על קובץ ובחר את פרוייקט ייצוא בשורת התפריטים. בחר את הספריה שבה יישמר קובץ הפרוייקט ולחץ על הלחצן אישור. שחזור איון באמצעות קבוצות לא אופטימליות של פרמטרים בהגדרות השחזור התקבל, כולל 86.6% מהתאים ההתחלתיים.

העלאת הטמפרטורה הראשונית, האיטרציה וגורמי הקבלה הביאו לאחוז גבוה יותר של תאים ראשוניים כמו 93.37 ו-99.15% באיים המשוחזרים. חלקות ההתכנסות של תהליך השחזור התקבלו, המדגימות את האבולוציה של תאים חופפים כפונקציה של הטמפרטורה. זיהוי המגעים בין התא לתא מארכיטקטורות האיים המשוחזרות תלוי בערך של פרמטר סובלנות המגע.

רק 290 מגעים בין תא לתא זוהו עבור הערך של מיקרומטר אחד, בעוד שעבור שני מיקרומטרים, ההקשר הכולל שזוהה עלה ל-636 ו-731, בהתאמה. התקבלו תרשים הרשת המספק ייצוג חזותי של אנשי הקשר בין התא לתא המחוברים זה לזה. תוצאות הסימולציה הראו שתאי אלפא ובטא מתנדנדים לחלוטין מחוץ לפאזה, בעוד שתאי דלתא מתנדנדים מחוץ לפאזה עם תאי אלפא ובטא.

ההתנהגות המתנודדת של האי נשלטה על ידי תנודות תאי האלפא עם תרומה מינורית של אוכלוסיית התאים האחרים. תרשים אינדקס סנכרון האיים התקבל אשר מספק את מדידת קוהרנטיות הפאזה של התנודות בין תאי האיים ואת השונות של הסינכרוניות בין תאי האי לאורך זמן. כל המדדים הנגזרים וההדמיות הפונקציונליות תלויים בתהליך השחזור, ולכן המפתח הוא להשיג את האחוז הגבוה ביותר של תאים ראשוניים באיים המשוחזרים.

איים משוחזרים המתקבלים מהליך זה יכולים לשמש גם לפיתוח מודלים חישוביים מציאותיים יותר של איי הלבלב על ידי הכללת תיאור ביופיזי מפורט של תאי איון.