Tesis:
New interactive techniques for data analysis in Neuroscience.
- Autor: MORALES DEL OLMO, Juan
- Título: New interactive techniques for data analysis in Neuroscience.
- Fecha: 2013
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: FACULTAD DE INFORMATICA
- Departamentos: ARQUITECTURA Y TECNOLOGIA DE SISTEMAS INFORMATICOS
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: RODRIGUEZ MARTINEZ DE BARTOLOME, Angel
- Resumen: Esta Tesis se enmarca dentro del ámbito de la neuroinformática, concretamente en el campo de la interacción persona-computador aplicada a la neuromorfología. El trabajo realizado durante la Tesis es parte del Blue Brain Project que pretende realizar ingeniería inversa sobre el cerebro humano para avanzar en la comprensión de su funcionamiento así como en el estudio de sus disfunciones. Vivimos en una época en la que la generación de datos está experimentando un crecimiento exponencial, provocando en muchos casos que se supere su capacidad de análisis. La neurociencia no es una excepción a este contexto. Los más recientes avances en la tecnología de obtención de las imágenes de microscopía han trasladado el cuello de botella desde la etapa de adquisición a la de análisis de dichos datos. En esta Tesis se han realizado una serie de contribuciones destinadas a mejorar la productividad y capacidad de análisis de los neurocientíficos. Se han desarrollado nuevas técnicas interactivas para el análisis de imágenes. También se ha mejorado la comprensión de los datos por medio de la interacción con nuevas representaciones derivadas de los datos originales. Además, todo ello se ha aplicado y validado en un entorno de trabajo real en el que se ha conseguido mejorar la capacidad de análisis de los neurocientíficos. Para el diseño de las herramientas interactivas se ha seguido la metodología del diseño centrado en el usuario en la que el usuario final se involucra en todas las etapas del desarrollo del proyecto. Emplear esta metodología me ha permitido seguir líneas de investigación muy concretas que han dado lugar a nuevos avances científicos en las técnicas de interacción con aplicación práctica inmediata. La primera línea de investigación, centrada en el conteo de sinapsis en imágenes de microscopía electrónica, ha dado como resultado una herramienta llamada ESPINA que ha permitido la segmentación semiautomática de miles de estructuras que de otra manera no habría sido posible realizar. En la segunda línea de investigación he desarrollado un algoritmo automático que permite el cálculo de la superficie intersináptica a partir de la segmentación de una sinapsis. La interacción del usuario es necesaria para la validación de los resultados del algoritmo. La tercera línea de investigación está dedicada al análisis interactivo de distribuciones de espinas a lo largo de la dendrita. Para ello se ha desarrollado una herramienta llamada DISPINE que mediante la visualización y transformación de los datos originales permite analizar la presencia de posibles patrones en la distribución de las espinas sobre el tallo dendrítico. La cuarta y última línea de investigación se centra en el análisis exploratorio de datos morfológicos. Ha dado como resultado la implementación de dos prototipos MorExAn y AUDISPINE. En el primero, los neurocientí ficos han podido explorar el conjunto de datos obtenidos de ESPINA, y por medio de visualizaciones interactivas de datos abstractos y de reconstrucciones 3D, comprobar hipótesis previas, generar otras nuevas o simplemente detectar incoherencias en los datos de entrada. El segundo prototipo genera un renderizado multimodal de la información morfológica de las espinas dendríticas. Esta técnica introduce la capacidad de encontrar patrones en los datos por medio del sonido. Por último, la Tesis recoge el diseño de una nueva plataforma software que va a facilitar el desarrollo de aplicaciones de análisis exploratorio de datos. Todos estos trabajos han probado la eficacia de la utilización de las técnicas interactivas de análisis aplicadas al estudio del cerebro.