НейроМЛ

NeuroML — это язык описания моделей на основе XML (расширяемый язык разметки), целью которого является предоставление общего формата данных для определения моделей и обмена ими в вычислительной нейронауке . Основное внимание NeuroML уделяется моделям, основанным на биофизических и анатомических свойствах реальных нейронов. ^{[ 1 ]}

История

Идея создания NeuroML как языка описания нейробиологических моделей была впервые предложена Годдардом и соавт. (2001) ^{[ 2 ]} после встреч в Эдинбурге, на которых 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 задачи моделирования. Neosim (2003) был разработан исходя из 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. Комплект разработки NeuroML реализовал определенный диалект XML , включая структуру «listOfXXX», которая также нашла свое применение в SBML (язык разметки системной биологии), но не определяла каких-либо конкретных структур на уровне описания модели. Вместо этого разработчики плагинов для Neosim могли свободно изобретать свои собственные структуры и сериализовать их через NDK в надежде, что вокруг наиболее полезных из них возникнет некоторый консенсус. На практике лишь 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.

Основываясь на идеях Goddard et al. (2001) и обсуждения с Эдинбургской группой, Шэрон Крук начала совместную работу по разработке языка для описания морфологии нейронов в XML, названного MorphML. ^{[ 3 ]} С самого начала идея MorphML заключалась в разработке формата описания морфологических структур, который включал бы все необходимые компоненты и служил бы общим форматом данных с дополнительными преимуществами XML. В то же время Падрейг Глисон и Ангус Сильвер разрабатывали нейроКонструкт. ^{[ 4 ]} для создания нейронных симуляций для симуляторов NEURON и GENESIS . В то время в NeuroConstruct использовалось внутреннее независимое от симулятора представление морфологии, каналов и сетей. Было решено, что эти усилия следует объединить под знаменем NeuroML, и была создана нынешняя структура NeuroML. Схема была разделена на уровни (например, MorphML, ChannelML и NetworkML), чтобы позволить различным приложениям поддерживать разные части языка. ^{[ 5 ]} С 2006 года файлы XML-схемы для этой версии стандарта доступны на сайте разработки NeuroML .

Язык

Цели

Основными целями инициативы NeuroML являются:

Создать спецификации языка (в формате XML) для описания биофизики, анатомии и сетевой архитектуры нейронных систем в различных масштабах.
Облегчить обмен 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 подробные модели, т.е. включающие реальные морфологии нейронов и проводимость мембран (модели, основанные на проводимости), а также сетевые модели, основанные на известных анатомических связях. Структура NeuroML состоит из Уровней , каждый из которых имеет дело с определенным биофизическим масштабом. Модульная природа спецификаций упрощает их разработку, понимание и использование, поскольку можно сосредоточиться на одном модуле за раз; однако модули спроектированы так, чтобы легко сочетаться друг с другом. В настоящее время определены три уровня NeuroML:

Уровень 1 фокусируется на анатомических аспектах клеток и состоит из схемы метаданных и основной схемы MorphML . Инструменты, моделирующие детальную морфологию нейронов (например, NeuronLand ), могут использовать информацию, содержащуюся на этом уровне.
Уровень 2 описывает биофизические свойства клеток, а также свойства канальных и синаптических механизмов с использованием ChannelML . Программное обеспечение, которое моделирует поведение нейронных импульсов (например, NEURON и MOOSE ), может использовать этот уровень описания модели.
Уровень 3 описывает положение ячейки в пространстве и возможность подключения к сети. Такого рода информация в NetworkML может использоваться программным обеспечением (таким как CX3D и PCSIM ) для обмена подробностями сетевой архитектуры. Файлы уровня 3, содержащие морфологию клеток и их связность, также могут использоваться такими приложениями, как NeuroConstruct, для воспроизведения и анализа сетей моделей клеток на основе проводимости.

Актуальные схемы в читаемом виде доступны на странице спецификаций NeuroML .

Поддержка приложений для NeuroML

Список программных пакетов, которые полностью или частично поддерживают NeuroML, доступен на веб-сайте NeuroML .

Сообщество

NeuroML — это международный, бесплатный и открытый проект сообщества.

Команда NeuroML реализует спецификации NeuroML, поддерживает веб-сайт и валидатор , организует ежегодные семинары и другие мероприятия, а также управляет специальным финансированием для координации дальнейшего развития NeuroML. Версия 2.0 языка NeuroML разрабатывается комитетами по спецификациям . NeuroML также участвует в программе Международного координационного центра нейроинформатики по многомасштабному моделированию.

См. также

OpenXDF

Ссылки

^ Фристон, Карл Дж.; Глисон, Падрейг; Крук, Шэрон; Кэннон, Роберт С.; Хайнс, Майкл Л.; Биллингс, Гай О.; Фаринелла, Маттео; Морс, Томас М.; Дэвисон, Эндрю П.; Рэй, Субхасис; Бхалла, Упиндер С.; Барнс, Саймон Р.; Димитрова, Йоана Д.; Сильвер, Р. Ангус (2010). «NeuroML: язык для описания управляемых данными моделей нейронов и сетей с высокой степенью биологической детализации» . PLOS Вычислительная биология . 6 (6): e1000815. Бибкод : 2010PLSCB...6E0815G . дои : 10.1371/journal.pcbi.1000815 . ISSN 1553-7358 . ПМЦ 2887454 . ПМИД 20585541 .
^ Годдард Н.Х., Хука М., Хауэлл Ф., Корнелис Х., Шанкар К., Биман Д. (август 2001 г.). «На пути к NeuroML: методы описания моделей для совместного моделирования в нейробиологии» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия Б, Биологические науки . 356 (1412): 1209–28. дои : 10.1098/rstb.2001.0910 . ПМЦ 1088511 . ПМИД 11545699 .
^ Jump up to: ^а ^б Гарднер Д., Кнут К.Х., Абато М. и др. (2001). «Общая модель данных для нейробиологических данных и обмена моделями данных» . Журнал Американской ассоциации медицинской информатики . 8 (1): 17–33. дои : 10.1136/jamia.2001.0080017 . ПМК 134589 . ПМИД 11141510 .
^ Глисон, Падрейг; Штойбер, Волкер; Сильвер, Р. Ангус (2007). «НейроКонструкт: инструмент для моделирования сетей нейронов в трехмерном пространстве» . Нейрон . 54 (2): 219–235. дои : 10.1016/j.neuron.2007.03.025 . ISSN 0896-6273 . ПМК 1885959 . ПМИД 17442244 .
^ Крук С., Глисон П., Хауэлл Ф., Свитак Дж., Сильвер Р.А. (2007). «MorphML: уровень 1 стандартов NeuroML для данных морфологии нейронов и спецификации моделей» . Нейроинформатика . 5 (2): 96–104. дои : 10.1007/s12021-007-0003-6 . ПМК 6130779 . ПМИД 17873371 .

Внешние ссылки

neuroml.org

[pmid20585541-1] Фристон, Карл Дж.; Глисон, Падрейг; Крук, Шэрон; Кэннон, Роберт С.; Хайнс, Майкл Л.; Биллингс, Гай О.; Фаринелла, Маттео; Морс, Томас М.; Дэвисон, Эндрю П.; Рэй, Субхасис; Бхалла, Упиндер С.; Барнс, Саймон Р.; Димитрова, Йоана Д.; Сильвер, Р. Ангус (2010). «NeuroML: язык для описания управляемых данными моделей нейронов и сетей с высокой степенью биологической детализации» . PLOS Вычислительная биология . 6 (6): e1000815. Бибкод : 2010PLSCB...6E0815G . дои : 10.1371/journal.pcbi.1000815 . ISSN 1553-7358 . ПМЦ 2887454 . ПМИД 20585541 .

[pmid11545699-2] Годдард Н.Х., Хука М., Хауэлл Ф., Корнелис Х., Шанкар К., Биман Д. (август 2001 г.). «На пути к NeuroML: методы описания моделей для совместного моделирования в нейробиологии» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия Б, Биологические науки . 356 (1412): 1209–28. дои : 10.1098/rstb.2001.0910 . ПМЦ 1088511 . ПМИД 11545699 .

[pmid11141510-3] Jump up to: ^а ^б Гарднер Д., Кнут К.Х., Абато М. и др. (2001). «Общая модель данных для нейробиологических данных и обмена моделями данных» . Журнал Американской ассоциации медицинской информатики . 8 (1): 17–33. дои : 10.1136/jamia.2001.0080017 . ПМК 134589 . ПМИД 11141510 .

[pmid1744224-4] Глисон, Падрейг; Штойбер, Волкер; Сильвер, Р. Ангус (2007). «НейроКонструкт: инструмент для моделирования сетей нейронов в трехмерном пространстве» . Нейрон . 54 (2): 219–235. дои : 10.1016/j.neuron.2007.03.025 . ISSN 0896-6273 . ПМК 1885959 . ПМИД 17442244 .

[pmid17873371-5] Крук С., Глисон П., Хауэлл Ф., Свитак Дж., Сильвер Р.А. (2007). «MorphML: уровень 1 стандартов NeuroML для данных морфологии нейронов и спецификации моделей» . Нейроинформатика . 5 (2): 96–104. дои : 10.1007/s12021-007-0003-6 . ПМК 6130779 . ПМИД 17873371 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]