WikiDer > NeuroML

NeuroML

NeuroML является XML (Extensible Markup Language) язык описания моделей, который призван предоставить общий формат данных для определения и обмена моделями в вычислительная нейробиология. В центре внимания NeuroML находятся модели, основанные на биофизических и анатомических свойствах реальных нейронов.[1]

История

Идея создания NeuroML как языка для описания моделей нейробиологии была впервые предложена Годдардом и др. (2001)[2]после встреч в Эдинбурге, где обсуждались первоначальные шаблоны языковых структур. Это первоначальное предложение было основано на структурах общего назначения, предложенных Gardner et al. (2001).[3]В то время концепция NeuroML была тесно связана с идеей разработки архитектуры программного обеспечения, в которой базовое приложение загружает ряд подключаемых компонентов для обработки различных аспектов проблемы моделирования. Neosim (2003) был разработан на основе этой цели, и ранняя разработка NeuroML была тесно связана с этим подходом. Наряду с созданием Neosim, Хауэлл и Кэннон разработали программную библиотеку NeuroML Development Kit (NDK), чтобы упростить процесс сериализации моделей в XML. В NeuroML Development Kit реализован определенный диалект XML, включая структуру listOfXXX, которая также нашла свое отражение в SBML(Язык разметки системной биологии), но не определял какие-либо конкретные структуры на уровне описания модели. Вместо этого разработчики подключаемых модулей для Neosim могли свободно изобретать свои собственные структуры и сериализовать их через NDK в надежде, что достигнут некоторый консенсус в отношении наиболее полезных из них. На практике немногие разработчики за пределами Эдинбургской группы разработали или использовали такие структуры, и полученный XML был слишком специфичным для приложения, чтобы получить более широкое распространение. Проект Neosim завершился в 2005 году.

На основе идей Годдарда и др. (2001) и обсуждения с Эдинбургской группой, Шэрон Крук начала совместную работу по разработке языка для описания морфологии нейронов в XML под названием MorphML.[3]С самого начала идея MorphML заключалась в разработке формата для описания морфологических структур, который включал бы все необходимые компоненты, чтобы служить в качестве общего формата данных с дополнительными преимуществами XML. В то же время Падрейг Глисон и Ангус Сильвер развивались нейроКонструкт[4] для создания нейронных симуляций для НЕЙРОН и ГЕНЕЗИС тренажеры. В то время в нейроКонструкте использовалось внутреннее независимое от симулятора представление морфологий, каналов и сетей. Было согласовано, что эти усилия должны быть объединены под знаменем NeuroML, и была создана текущая структура NeuroML. Схема была разделена на уровни (например, MorphML, ChannelML и NetworkML), чтобы разные приложения могли поддерживать разные части языка. .[5]С 2006 г. файлы схемы XML для этой версии стандарта доступны по адресу Сайт разработки NeuroML.

Язык

Цели

Основные цели инициативы NeuroML:

  • Создание спецификаций для языка (в XML) для описания биофизики, анатомии и сетевой архитектуры нейронных систем в различных масштабах.
  • Для облегчения обмена сложными моделями нейронных сетей между исследователями, обеспечивая большую прозрачность и доступность моделей.
  • Продвигать программные инструменты, поддерживающие NeuroML, и поддерживать разработку нового программного обеспечения и баз данных.
  • Поощрять исследователей, создающих модели в рамках NeuroML, обмениваться и публиковать свои модели в этом формате.

Структура

NeuroML ориентирован на биофизические и анатомические детальные модели, то есть включающие реальные морфологии нейронов и проводимость мембран (модели на основе проводимости), а также сетевые модели, основанные на известной анатомической связности. Структура NeuroML состоит из Уровни, где каждый уровень имеет дело с определенной биофизической шкалой. Модульный характер спецификаций упрощает их разработку, понимание и использование, поскольку можно сосредоточиться на одном модуле за раз; однако модули спроектированы таким образом, чтобы легко подходить друг к другу. В настоящее время определены три уровня NeuroML:

  • 1-й уровень фокусируется на анатомических аспектах клеток и состоит из схемы для Метаданные и главный MorphML схема. Инструменты, которые моделируют детальную морфологию нейронов (например, NeuronLand) может использовать информацию, содержащуюся на этом Уровне.
  • Уровень 2 описывает биофизические свойства клеток, а также свойства каналов и синаптических механизмов с использованием ChannelML. Программное обеспечение, имитирующее импульсное поведение нейронов (например, НЕЙРОН и ЛОСЬ) можно использовать этот Уровень описания модели.
  • Уровень 3 описывает положение ячейки в пространстве и возможности подключения к сети. Такая информация в NetworkML может использоваться программным обеспечением (например, CX3D и PCSIM) для обмена подробностями об архитектуре сети. Файлы уровня 3, содержащие морфологию клеток и возможности подключения, также могут использоваться такими приложениями, как нейроКонструкт для воспроизведения и анализа сетей моделей ячеек на основе проводимости.

Текущие схемы в удобочитаемой форме доступны на Страница спецификаций NeuroML.

Поддержка приложений для NeuroML

Список программных пакетов, которые полностью или частично поддерживают NeuroML, доступен на Сайт NeuroML.

Сообщество

NeuroML - это международное, бесплатное и открытое сообщество.

В Команда NeuroML реализует спецификации NeuroML, поддерживает веб-сайт и валидатор, организует ежегодные семинары и другие мероприятия, а также управляет конкретным финансированием для координации дальнейшего развития NeuroML. Версия 2.0 языка NeuroML разрабатывается Комитеты по спецификациям. NeuroML также участвует в Международный координационный центр нейроинформатики Программа по многомасштабному моделированию.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Фристон, Карл Дж .; Глисон, Падрейг; Крук, Шэрон; Кэннон, Роберт С.; Хайнс, Майкл Л .; Биллингс, Гай О .; Фаринелла, Маттео; Морс, Томас М .; Дэвисон, Эндрю П .; Луч, субхаза; Bhalla, Upinder S .; Барнс, Саймон Р .; Димитрова, Йоана Д .; Сильвер, Р. Ангус (2010). «NeuroML: язык для описания моделей нейронов и сетей, управляемых данными, с высокой степенью биологической детализации». PLOS вычислительная биология. 6 (6): e1000815. Дои:10.1371 / journal.pcbi.1000815. ISSN 1553-7358. ЧВК 2887454. PMID 20585541. открытый доступ
  2. ^ Годдард Н.Х., Хука М., Хауэлл Ф., Корнелис Х., Шанкар К., Биман Д. (август 2001 г.). «Навстречу NeuroML: методы описания модели для совместного моделирования в неврологии». Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B, Биологические науки. 356 (1412): 1209–28. Дои:10.1098 / rstb.2001.0910. ЧВК 1088511. PMID 11545699.
  3. ^ а б Гарднер Д., Кнут К.Х., Абато М. и др. (2001). «Общая модель данных для нейробиологии и обмена моделями данных». Журнал Американской ассоциации медицинской информатики. 8 (1): 17–33. Дои:10.1136 / jamia.2001.0080017. ЧВК 134589. PMID 11141510.
  4. ^ Глисон, Падрейг; Steuber, Volker; Сильвер, Р. Ангус (2007). «NeuroConstruct: инструмент для моделирования сетей нейронов в трехмерном пространстве». Нейрон. 54 (2): 219–235. Дои:10.1016 / j.neuron.2007.03.025. ISSN 0896-6273. ЧВК 1885959. PMID 17442244.
  5. ^ Крук С., Глисон П., Хауэлл Ф, Свитак Дж., Сильвер Р.А. (2007). «MorphML: уровень 1 стандартов NeuroML для данных морфологии нейронов и спецификации модели». Нейроинформатика. 5 (2): 96–104. Дои:10.1007 / s12021-007-0003-6. ЧВК 6130779. PMID 17873371.

внешняя ссылка