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カイコガ標準脳の作成方法






カイコガの標準脳.カイコガの標準脳を作成すると共に,データベースに登録された脳のニューロパイルやニューロンを抽出(セグメンテーション)し,マッピング(レジストレーション)する.




標準脳とは?

標準脳は平均形状、位置関係を示す脳画像及び地図です。カイコガ脳については、共焦点レーザー顕微鏡によって得られた脳画像から平均の形状を作成し、これ に脳組織画像をマッピングすることによって作成されました。この画像については、ニューロパイルやトラクトの抽出、脳組織のレジストレーションなどに利用 いただけます。


標準脳の作成とニューロパイルおよびニューロンのレジストレーション

標準脳にニューロパイルやニューロンをマッピングすることは,脳の構造や機能を知る上で重要である.そのためには,
1)標準脳を作成
2)ニューロパイルやニューロンのセグメンテーション
3)セグメンテーションしたニューロパイルやニューロンの標準脳へのレジストレーション
を行う必要がある.これらの作業はフリーソフトウェアを用いることで行うことができる.ここでは,それらのソフトウェアを用いて,実際にデータベースに登録されたニューロピルやニューロンのデータを用いて,マッピングをおこなう.以下に,使用するソフトウェアとデータを示す.


使用するソフトウェア


 1)画像処理ソフトウェア環境 Fiji(http://fiji.sc/Fiji

 

  以下のプラグインも使用する

  ・NIfTI画像ファイルの読み込み,書き出し(nifti_io.jar)

    http://rsbweb.nih.gov/ij/plugins/nifti.html

  ・最大エントロピー法による背景と物体の分離(Entropy_Threshold.class)

    http://rsbweb.nih.gov/ij/plugins/entropy.html

  ・薄板スプライン(Thin-plate spline)変換によるニューロン形態データのレジストレーション(NeuroRegister_.jar) 

    https://invbrain.neuroinf.jp/

  ・抽出した組織,細胞画像からの形態モデル作成(IntSeg_3D.jar)

    http://3dviewer.neurofly.de/


2)セグメンテーションソフトITK-SNAP


    http://www.itksnap.org/pmwiki/pmwiki.php

3)ニューロンのセグメンテーションソフトウェア


  ・SIGEN: https://invbrain.neuroinf.jp/modules/newdb2/detail.php?id=68


  ・KNEWRiTE: https://github.com/sc4brain/knewrite


使用するデータリスト 

統合ファイル(データはこの統合ファイルよりダウンロードする)

  ・Brain Images

averageP.tif
overlay1.tif
overlay2.tif
sample1F.points
sample1F.tif
sample2F.points
sample2F.tif
sample3P.tif
sample3Psym.points
sample3Psym.tif
SBimageP.tif
SBShapeP.tif
SBShapeSym.points
SBShapeSym.tif
templateF.points
templateF.tif

transformed1.tif
transformed2.tif

   ・Antennal Lobe

ALsample1.hdr
ALsample1.img
ALsample1.vtk
ALsample1Seg.nii

  ・ALregist

ALsample1Seg.nii
ALsample1Seg.points
ALsample1Seg.tif
overlaiedAL.tif
SBimageF.points
SBimageF.tif
transformedAL.tif

  ・Neuron

BMP
2chika-Fused_Neuron-1.tif
C1-Neuron1a.tif
C1-Neuron1b.tif
D03V05C00S20.swc
D03V05C00S20.vtk
Fused_Neuron1.tif

  ・NeuronRegist

D03V05C00S20.swc
Fused_Neuron1.points
Fused_Neuron1.tif
registNeuron.swc
registNeuronFlip.swc
SBimageP.points
SBimageP.tif

  ・NeuronSim

D03V05C00S20.swc



標準脳作成のためのデータ

以下カイコガ標準脳の画像を提供いたします。画像はマルチページTIFFフォーマットで提供します。画像サイズが512x512ピクセル、ス ライス枚数が154枚のものは、ボクセルサイズが2μmです。画像ファイルは、ピクセル数とスライス枚数で表されています。例えば、512x512ピクセ ルで154枚の画像(前述のボクセルサイズ2μmの画像)は、0512x0512x0154.tifという名前が付けられています。ここでは、さらに標準 脳の2値化画像、輪郭線画像、Wavefront Obj形式の3次元モデルを提供しています。


グレースケール画像データ

XY方向: 2μm/pixel, Z方向: 2μm   0512x0512x0154 (40MB)
XY方向: 2μm/pixel, Z方向: 1μm   0512x0512x0308 (80MB)
XY方向: 0.32μm/pixel, Z方向: 2μm   3215x3215x0154 (1.59GB)

75~80枚目のスライスを抽出した画像
Y方向: 2μm/pixel, Z方向: 2μm   0512x0512x0154 (40MB)


二値化画像データ

XY方向: 4μm/pixel, Z方向: 2μm   0256x0256x0154 (10MB)
XY方向: 2μm/pixel, Z方向: 2μm   0512x0512x0154 (40MB)
XY方向: 2μm/pixel, Z方向: 1μm   0512x0512x0308 (80MB)


脳輪郭画像データ

XY方向: 2μm/pixel, Z方向: 2μm   0512x0512x0154 (40MB)
XY方向: 2μm/pixel, Z方向: 1μm   0512x0512x0308 (80MB)

最大脳輪郭画像

XY方向: 2μm/pixel   0512x0512 (266KB)

3次元物体モデル(Wavefront .objフォーマット)

詳細モデル   obj file (34MB),   mtl file (4KB)
簡易モデル  obj file (13MB),   mtl file (4KB)
ミニモデル   obj file (5MB),   mtl file (4KB)
タイニーモデル   obj file (2MB),   mtl file (4KB)


領域

参考文献

Development of a Scheme and Tools to Construct a Standard Moth Brain for Neural Network Simulations, Hidetoshi Ikeno, Tomoki Kazawa, Shigehiro Namiki, Daisuke Miyamoto, Yohei Sato, Stephan Shuichi Haupt, Ikuko Nishikawa, and Ryohei Kanzaki, Computational Intelligence and Neuroscience, 2012 (2012), Article ID 795291, doi:10.1155/2012/795291, http://www.hindawi.com/journals/cin/2012/795291/


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