Method for generating realistic 3-dimensional models of neuronal cells

Abstract

[EN] The present invention relates to a method for the generation of 3-dimensional models of neuronal cells based on incomplete morphological information extracted by means of standard sampling methods. The models generated include a realistic soma, dendritic and axonal trees and dendritic spines, which may be generated at different resolution levels. The invention proposes an innovative technique that makes it possible to obtain a realistic soma form based on a simple definition thereof (such as centre and radius), which is incomplete for reconstruction of the original 3D form. The proposed method is based on deformation of an initial shape, guided by restrictions established in accordance with the morphological properties of the dendritic and axonal trees (e.g. position and thickness of the first-order dendrites). The distribution of a set of spines along the dendrites completes the model, generating a 3-dimensional model suitable for viewing in a wide range of 3D environments.

[FR] La présente invention concerne un procédé pour la génération de modèles tridimensionnels de cellules neuronales à partir de l'information morphologique incomplète extraite à l'aide de procédés d'échantillonnage classiques. Les modèles générés incluent un soma réaliste, des arbres dendritiques et axonaux et des épines dendritiques, pouvant être générés à différents niveau de résolution. L'invention propose une technique novatrice qui permet d'obtenir une forme réaliste du soma à partir d'une définition simple de ce dernier (tel que le centre et le rayon) qui s'avère incomplète pour reconstruire la forme 3D d'origine. Le procédé proposé repose sur la déformation d'une forme initiale, guidée par les restrictions établies en accord avec les propriétés morphologiques des arbres dendritiques et axonaux (par exemple: la position et la grosseur des dendrites de premier ordre). La distribution d'un ensemble d'épines le long des dendrites complète le modèle, générant ainsi un modèle tridimensionnel adéquat pour sa visualisation sur une gamme étendue d'environnements 3D.

[ES] Esta invención presenta un método para la generación de modelos tridimensionales de células neuronales partiendo de la información morfológica incompleta extraída mediante métodos de muestreo estándar. Los modelos generados incluyen un soma realista, arboles dendríticos y axonales, y espinas dendríticas, pudiendo ser generados a diferentes niveles de resolución. La invención propone una técnica innovadora que permite obtener una forma realista del soma partiendo de una definición simple del mismo (tal como centro y radio) que resulta incompleta para reconstruir la forma 3D original. El método propuesto se basa en la deformación de una forma inicial, guiada por restricciones establecidas de acuerdo a las propiedades morfológicas de los arboles dendríticos y axonales (por ejemplo: posición y grosor de las dendritas de primer orden). La distribución de un conjunto de espinas a lo largo de las dendritas completa el modelo, generando un modelo tridimensional adecuado para su visualización en una amplia gama de entornos 3D.