計算生物學
我們提出了一種免費且開源、半自動化、具有拓撲魯棒性的流程，用於將電纜模型擬合到神經元膜的三維表面網格形態數據，尤其適用於具有複雜形狀和拓撲孔洞的結構。這項工作的動機源於在倉鴞（Tyto alba，Tyto furcata）聽覺空間特異性神經元上發現的一類形態複雜的神經棘突，稱為環面棘突（toric spines），其顯著特徵包括高曲率、高分支密度以及孔洞/環路。
多隔室模擬軟件要求將形態表示為電纜模型（例如 SWC 格式）；然而，現有用於將電纜模型擬合到複雜三維表面網格的軟件工具在處理環面棘突時未能產生令人滿意的結果，而且通常不支援環路。我們提出了 Mesh and Skeleton Cable Fitting（MASCAF）流程及軟件，該方法利用平均曲率流骨架化將電纜模型（例如 SWC 格式）擬合到表面網格上。
在本文中，我們展示瞭如何應用 MASCAF 進行電纜模型擬合，如何在 Arbor 和 NEURON 模擬軟件中重建包含環路的模擬，以及如何使用基於幾何和基於模擬器的方法對結果進行驗證。儘管環面棘突等非樹狀形態在神經解剖學上較為特殊，我們的軟件流程仍為表面網格數據提供了一種具有拓撲魯棒性、確定性、開源且適用於一般形態的電纜模型擬合方法，從而彌合了神經元成像與高分辨率模擬之間一個關鍵的空白。
📄 原文連結：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.10.721501v1?rss=1
🏷️ 神經元形態重建 表面網格 電纜模型擬合 骨架化 SWC格式 神經模擬