脑电路半自动化重建及投射路径定量分析的程序设计开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1大脑环境的模拟以及神经元重建的重要性

千百年来,脑都作为人类最重要最引以为傲的器官,它每发出的一次电波都有可能令人做出新的突破,从中国的四大发明到蒸汽机到航空母舰再到如今的太空漫步,这都与脑的成长与进化密不可分。即便在当今科技如此发达的时代,人类依然对大脑这个神秘的区域知之甚少。人的大脑控制着人的行动、思想、情感等一系列高级行为活动,同时大脑结构的微观改变也与一些脑疾病的产生有紧密的联系,如阿尔兹海默症、抑郁症、失眠症等。所以,不断探索大脑这个未知的黑洞是许多科研人员一直以来追求的目标。

人的大脑约有1000亿个神经元,如果将大脑比作一个电力系统,这千亿个神经元的连接及结构可以被称作脑电路,那么它的电路结构是及其庞大复杂的。神经元在大脑中的投射路径就像电路的一个个线路图。

在模拟仿真大脑工作环境时,需要使用软件将这些神经元自动重建以便达到接近真实值的大脑结构,从而能够更好的对大脑进行解剖研究。在使用软件处理这些神经元时,需要获取大数据的样本,如果只是人工标记追踪这些样本再导入软件进行图像分析处理的话,这巨大的工作量无疑是不现实的。因此迄今为止,许多科研人员设计并开发了包含多种便于人工操作的神经元重建及图像分析处理的软件。目前实验室常用的集中神经元追踪软件有以下几种。

NeuroLucida(MBF Bioscience,Williston,VT,USA)是一个全面的商业软件包,用于三维神经元重建和脑补部绘图。可以通过专门的配套硬件或收集的图像堆栈上的显微镜进行半实体跟踪。(如下图)用户沿着神经突的中心线点击,用圆形光标指定直径,软件将每个点与前一点连接起来。Autoneuron扩展模块在适当的参数设置后,自动从高质量和中等复杂度的图像堆栈中重建神经元。神经元重建可以在NeuroLucida中查看和编辑,也可以导出为ASCII或二进制文件中。补充项目包括Neurolucida Explorer和StereoInvestigator,它们执行立体分析,如无偏细胞计数和体积测量。除了在线常见问题解答部分外,还可以在已出版的书籍和用户指南中找到广泛而详细的文档。网络研讨会和网络教学、培训研讨会、用户论坛和实时远程协助为用户提供积极和彻底的支持。科学会议上的演示表明有广泛的用户基础。使用Neurolucida的出版物清单也在其网站上保留。 Neurolucida及其模块仅在Windows上运行。它对神经元的追踪方法采用局部追踪方法且支持一定的自动或半自动重建方式。

Filament Tracer是IMARIS商业软件包的一个模块,用于在2D、3D和4D中检测神经元、微管和细胞。三维跟踪实时覆盖在成像数据上以此来获得重建策略的进程,涵盖了从手动到全自动检测和分割方法。

您需要先支付 5元 才能查看全部内容!立即支付

该课题毕业论文、开题报告、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找,微信号:bysjorg 、QQ号:3236353895;