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Forscher verursachen „Wikipedia“ für Neuronen

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Der Dekadenwert von Daten, die über die Milliarden der Neuronen im Gehirn gesammelt worden ist, verblüfft. Um Wissenschaftlern zu helfen sinnvoll von diesen „großen Daten des Gehirns,“ haben Forscher an der Carnegie Mellon-Universität zu sein Datenbergbau verwendet um die a-- vorhandene Web site öffentlich zu verursachen die wie Wikipedia fungiert und physiologische Informationen über Neuronen registriert

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Der Aufstellungsort hilft, den Fortschritt der Neurologieforschung zu beschleunigen, indem er ein zentralisiertes Hilfsmittel für das Sammeln und das Vergleichen von Daten auf neuronaler Funktion bereitstellt. Eine Beschreibung der vorhandenen Daten und einige der Analysen, die unter Verwendung des Aufstellungsortes durchgeführt werden können, werden online durch das Journal der Neurophysiologie veröffentlicht.

Die Neuronen im Gehirn können in ungefähr 300 verschiedene Arten unterteilt werden, die auf ihren körperlichen und Funktionseigenschaften basieren. Forscher haben die Funktion und die Eigenschaften vieler verschiedenen Arten Neuronen für Dekaden studiert. Die resultierenden Daten werden über 10 Tausenden Papiere in der wissenschaftlichen Literatur zerstreut. Forscher am Carnegie Mellon gedreht zum Datenbergbau, um diese Daten auf eine Art zum ersten Mal zu sammeln und zu organisieren, das ermöglicht, neue Analysierverfahren.

Mit „wenn wir an das Errichten eines Gehirns oder re-engineering das Gehirn denken möchten, müssen wir wissen, welchen Teilen wir arbeiten,“ sagten Nathan städtischen, ZwischenHochschulleiter und Direktor der Carnegie Mellons BrainHubSM Neurologieinitiative. „Wir kennen viel über Neuronen in etwas Bereichen des Gehirns, aber sehr wenig in Neuronen in anderen aus. Leicht festzustellen um unser Verständnis der Neuronen und ihrer Funktionen zu beschleunigen, müssen wir in der Lage sein ob was wir bereits über einige Neuronen können an anderen angewendet werden kennen wir wissen kleiner über.“

Shreejoy J. Tripathy, das im städtischen Labor arbeitete, als er ein Student im Aufbaustudium im gemeinsamen Carnegie Mellon/Universität der Pittsburgh-Mitte für die neurale Basis des Programms des Erkennen-(CNBC) in der neuralen Berechnung war, wählte mehr als 10.000 erschienene Papiere vor, die die physiologischen Daten enthielten, die beschreiben, wie Neuronen auf verschiedene Eingänge reagierten. Er verwendete die Textbergbaualgorithmen „gelesen“ jedem der Papiere. Die Textbergbau-Software fand die Teile jedes Papiers, die die Art des Neurons studiert identifizierenten und lokalisierte dann die elektrophysiologischen Daten, die auf den Eigenschaften dieser neuronalen Art dazugehörig sind. Sie holte auch Informationen über, wie jedes der Experimente in der Literatur abgeschlossen wurde, zurück und behob die Daten, um alle mögliche Unterschiede zu erklären, die durch das Format des Experimentes verursacht werden konnten. Gesamt, Tripathy, das jetzt ein postdoc an der Universität des Britisch-Columbia ist, war, Daten für ungefähr 100 verschiedene Arten Neuronen zu sammeln und zu standardisieren, die er auf der Web site http://www.neuroelectro.org veröffentlichte.

Da die Daten bezüglich der Web site unter Verwendung des Textbergbaus gesammelt wurden, stellten die Forscher fest, dass es wahrscheinlich war, die Störungen zu enthalten, die auf Extraktion und Normierung bezogen wurden. Städtisch und seine Gruppe validierte viel der Daten, aber sie verursachten auch einen Mechanismus, der Aufstellungsortbenutzern erlaubt, Daten für weitere Auswertung zu kennzeichnen. Benutzer können neue Daten mit minimaler Intervention von den Aufstellungsortverwaltern auch beitragen, die Wikipedia ähnlich sind.

„Es ist eine dynamische Umwelt, in der Leute sammeln können, Daten weiter entwickeln und addieren,“ sagte städtisches, das der Professor des Dr.-Frederick A. Schwertz Distinguished der Biowissenschaften und ein Mitglied des CNBCs ist. „Es ist ein nützliches Hilfsmittel zu den Leuten, die tun Neurologieforschung auf der ganzen Erde.“

Forscher können Gruppen Neuronen jetzt finden

Schließlich hilft die Web site Forschern, Gruppen Neuronen zu finden, die die gleichen physiologischen Eigenschaften teilen, die zur Verfügung stellen konnten ein besseres Verständnis von, wie ein Neuron arbeitet. Z.B. wenn ein Forscher findet, dass eine Art Neuron im Neokortex des Gehirns spontan abfeuert, können sie andere Neuronen oben schauen, die spontan abfeuern und greifen auf Forschungsarbeiten zurück, die diese Art des Neurons adressieren. Unter Verwendung dieser Informationen können sie Hypothesen schnell ungefähr bilden, ob die gleichen Mechanismen am Spiel in beiden die eben entdeckten und vorher studierten Neuronen sind.

Um zu demonstrieren wie neuroelectro.org verwendet werden könnte, verglichen die Forscher die elektrophysiologischen Daten von mehr als 30 Neuronarten die am schwersten in der Literatur studiert worden waren. Diese enthaltenen Pyramidenneuronen im Hippokamp, die für Gedächtnis verantwortlich sind, und Dopaminneuronen im midbrain, wahrscheinlich verantwortlich für das Belohnung-Suchen des Verhaltens und der Neigung, unter anderem. Der Aufstellungsort war in der Lage, viele erwarteten Ähnlichkeiten zwischen den verschiedenen Arten der Neuronen und etwas Ähnlichkeiten zu finden, die eine Überraschung zu den Forschern waren. Jene Überraschungen stellen viel versprechende Bereiche für zukünftige Forschung dar.

In laufender Arbeit vergleichen die Forscher die Daten mit anderen Arten Daten, einschließlich Daten bezüglich der Muster der Neuronen des Genausdrucks. Z.B. verwendet städtische Gruppe andere öffentlich - verfügbares Mittel, der Allen-Gehirn-Atlas, um zu finden ob Gruppen Neuronen mit ähnlicher elektrischer Funktion ähnlichen Genausdruck haben.

„Er würde viel Zeit nehmen, Bemühung und Geld, beide physiologischen Eigenschaften eines Neurons und seines Genausdrucks festzustellen,“ städtisches gesagt. „Unsere Web site hilft, diese Forschung zu führen und bildet ihn viel leistungsfähiger.“