Yapısal ve Fonksiyonel Analiz için Bir Araç Olarak Pankreatik Adacıkların Hesaplamalı Rekonstrüksiyonu

Bu protokol önemlidir, çünkü adacık mimarilerini yeniden yapılandırmak, morfolojik ve bağlantı özelliklerini analiz etmek ve hesaplamalı simülasyonlar yoluyla işlevsel etkilerini değerlendirmek için hesaplamalı bir iş yükünü tanımlar. Temel avantajı, adacık araştırması alanındaki teorik ve deneysel çalışmaları tamamlamak için yüksek performanslı hesaplama algoritmalarını uygulamanın bir yolunu sağlamasıdır. Bu metodoloji, sağlıklı ve değiştirilmiş adacıkların morfolojik ve bağlantı özelliklerini karşılaştırmak veya farklı hayvan türlerinden adacık mimarilerini karşılaştırmak için özellikle yararlı olabilir.

Başlamak için, GCC ve NVCC derleyicilerinin yüklü olduğunu doğrulayın. Komutları yürüterek bir terminal açın ve bu komutlardan herhangi biri sistem tarafından tanınmazsa metinde verilen talimatları izleyin. Bir terminal açın ve IsletLab klasörüne gidin.

Komutu terminalde yürüterek yeni bir ortam oluşturun. Komutu yürüterek yeni ortamı etkinleştirin. Terminalde komutu yürüterek IsletLab uygulamasını başlatın.

Giriş verilerini hazırlamak için, giriş adacığı verilerini, giriş dosyasının sütun başlıklarını içermediğinden emin olarak, giriş adacığı verilerini, ilk sütunun hücre türü ve ikinci, üçüncü ve dördüncü sütunların sırasıyla giriş hücrelerinin X, Y ve Z koordinatları olduğu dört sütunlu bir dosyada düzenleyin. Başlangıç adacığını yükle düğmesini tıklatın ve bir başlangıç adacığı, üç boyutlu gösterim ve ilgili istatistikleri oluşturmak için giriş verilerini içeren dosyayı seçin. Yeniden yapılandırma işlemini yapılandırmak için, Yeniden yapılandırma ayarları düğmesine tıklayın ve optimizasyon parametrelerini değiştirin.

Parametre değerlerini kaydetmek için Tamam düğmesini tıklatın. Yeniden Yapılandırma Günlüğü penceresini açmak için adacığı yeniden yapılandır düğmesini tıklatın. Yeniden yapılandırma işlemini başlatmak için Çalıştır düğmesine tıklayın.

İstatistik panelinin Son Adacık sekmesinde gösterilen optimizasyon istatistiklerini analiz ederek, yeniden yapılandırılmış adacıklara dahil edilen deneysel hücrelerin yüzdesini en üst düzeye çıkarmaya veya eşdeğer olarak örtüşme sayısını en aza indirmeye odaklanarak yeniden yapılanma sürecinin sonuçlarını değerlendirin. Deneysel istatistiklerin yüzdesi kullanıcı hedeflerine göre düşük kabul edilirse, Dosya menüsünü tıklayın ve Yeniden Başlat'ı seçin. Başlangıç adacığını yükle düğmesini tıklatın ve bir başlangıç adacığı oluşturmak için giriş verilerini içeren dosyayı seçin.

Ardından, Yeniden Yapılandırma ayarlarında Başlangıç sıcaklığını, Yineleme faktörünü ve Kabul faktörünü artırın ve tatmin edici sonuçlar elde edilene kadar daha önce açıklanan adacık yeniden yapılandırma işlemini tekrarlayın. Yeniden yapılandırma ayarlarına tıklayın ve hücreden hücreye temas toleransını tanımlamak için Temas toleransı'nı seçin. Parametre değerlerini kaydetmek için Tamam'ı tıklatın.

Yakın temastaki hücreleri tanımlamak için Hücreden hücreye kişiler düğmesini tıklatın. Adacık ağını oluşturmak ve ilişkili ağ matrisini hesaplamak için Ağ Oluştur düğmesini tıklatın. Arayüzün yapılandırma panelinin Simülasyon sekmesine geçin.

İstediğiniz içsel frekans modunu seçin, Sabit veya Rastgele. Osilatörün frekansını hertz cinsinden tanımlamak için İçsel frekansı yapılandır düğmesini tıklatın. Başlangıç aşamasının istediğiniz modunu seçin, Sabit veya Rastgele.

Etkileşim gücü penceresinde hücreden hücreye etkileşim parametrelerini tanımlamak için Etkileşimleri yapılandır düğmesini tıklatın. Toplam simülasyon süresini, zaman adımını ve kaydetme faktörünü tanımlayarak simülasyonu yapılandırın. Simülasyonu gerçekleştirmek için kullanılabilecek blok, iş parçacığı ve bilgi işlem platformu kapasitesinin sayısını tanımlayın.

Simulation günlük penceresini açmak için Simulation'ı Çalıştır düğmesine tıklayın. Simülasyonu başlatmak ve gösterge Lütfen devam etmek için pencereyi kapatın görüntülenene kadar işlemi izlemek için Çalıştır düğmesine tıklayın. Ardından simülasyon sonuçlarını gözlemlemek için Simülasyon günlüğü penceresini kapatın.

Dosya'yı tıklatın ve menü çubuğunda Projeyi Dışa Aktar'ı seçin. Proje dosyasının kaydedileceği dizini seçin ve Tamam düğmesine tıklayın. Rekonstrüksiyon ortamlarında optimal olmayan parametre setleri kullanılarak adacık rekonstrüksiyonu, başlangıç hücrelerinin% 86.6'sı dahil olmak üzere elde edildi.

Başlangıç sıcaklığının, yinelemenin ve kabul faktörlerinin arttırılması, yeniden inşa edilen adacıklarda başlangıç hücrelerinin yüzdesinin 93.37 ve% 99.15 olarak daha yüksek olmasına neden oldu. Rekonstrüksiyon sürecinin yakınsama grafikleri elde edildi ve üst üste binen hücrelerin sıcaklığın bir fonksiyonu olarak evrimini gösterdi. Yeniden yapılandırılmış adacık mimarilerinden hücreden hücreye temasların tanımlanması, temas toleransı parametresinin değerine bağlıdır.

Bir mikrometrenin değeri için sadece 290 hücreden hücreye temas tespit edilirken, iki mikrometre için tanımlanan toplam bağlam sırasıyla 636 ve 731'e yükselmiştir. Birbirine bağlı hücreden hücreye temasların görsel bir temsilini sağlayan ağ grafiği elde edildi. Simülasyon sonuçları, alfa ve beta hücrelerinin tamamen faz dışı salındığını, delta hücrelerinin ise alfa ve beta hücreleri ile faz dışı salınım yaptığını göstermiştir.

Adacığın salınım davranışına, diğer hücre popülasyonunun küçük bir katkısıyla alfa hücrelerinin salınımları hakimdi. Adacık hücreleri arasındaki salınımların faz tutarlılığının ölçüsünü ve adacık hücreleri arasındaki eşzamanlılığın zaman içindeki değişimini sağlayan adacık senkronizasyon indeksi grafiği elde edilmiştir. Türetilen tüm metrikler ve fonksiyonel simülasyonlar yeniden yapılanma sürecine bağlıdır, bu nedenle yeniden yapılandırılmış adacıklarda en yüksek başlangıç hücresi yüzdesini elde etmek önemlidir.

Bu prosedürden elde edilen yeniden yapılandırılmış adacıklar, adacık hücrelerinin ayrıntılı bir biyofiziksel tanımını dahil ederek pankreas adacıklarının daha gerçekçi hesaplamalı modellerini geliştirmek için daha fazla kullanılabilir.