Hierarchical Imaging and Computational Analysis of Three-Dimensional Vascular Network Architecture in the Entire Postnatal and Adult Mouse Brain
Notice bibliographique
Résumé
Background: The cerebrovascular network plays a vital role in brain development, normal brain function, and various central nervous system (CNS) disorders. Nevertheless, the effects of recently discovered (anti)angiogenic markers, genes, and pharmaceutical targets on cerebrovascular architecture remain largely unknown. Additionally, there is a lack of quantitative data and imaging approaches to study cerebrovascular architecture and morphology at sub-micrometer resolution across the entire brain. Our objective is to bridge this gap between the molecular and morphological levels by establishing a novel neuroimaging pipeline that enables objective quantification and visualization of cerebrovascular network architecture at ultra-high resolution. Methods: Here we present a step-by-step method for hierarchical imaging and computational analysis of vascular networks in entire postnatal and adult mouse brains. The method involves resin-based vascular corrosion casting, synchrotron radiation microcomputed tomography imaging, and 3D computational network analysis. Results: We visualized and quantified the cerebrovascular architecture in early postnatal(n=10, postnatal day 10) and adult (n=10, postnatal day 60) brain vascular corrosion casts, including a separation between capillaries and non-capillary vessels. Our analysis revealed significant changes in cerebrovascular morphology from the early postnatal stage to adulthood, including an increase in vascular volume fraction, branchpoint density, branchpoint degree, and vessel tortuosity, combined with a decrease in vessel segment diameter, length and volume, branchpoint diameter, extravascular distance, and the average adjacent segment angle as a measure of vessel directionality. A genetic knockout model of the known anti-angiogenic molecule Nogo-A confirmed the applicability of our method to study the effects of individual genes on vessel morphology. Conclusion and Future Directions: Using the novel neuroimaging pipeline presented in this thesis we provide a morphological atlas of the entire mouse brain vasculature at both the postnatal and adult stages of development. The presented methodology enables researchers to objectively quantify cerebrovascular morphology before and after pharmacotherapy or intervention in various experimental models of cerebrovascular disease. Targeted graph-based machine-learning approaches, such as link prediction algorithms and arteriovenous identity classification, can be integrated and our approach has the potential to be extended to human ex-vivo resected brain tissue or postmortem settings.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».