Biological neural networks define the brain function and intelligence of humans and other mammals, and form ultra-large, spatial, structured graphs. Their neuronal organization is closely interconnected with the spatial organization of the brain's microvasculature, which supplies oxygen to the neurons and builds a complementary spatial graph. This vasculature (or the vessel structure) plays an important role in neuroscience; for example, the organization of (and changes to) vessel structure can represent early signs of various pathologies, e.g. Alzheimer's disease or stroke. Recently, advances in tissue clearing have enabled whole brain imaging and segmentation of the entirety of the mouse brain's vasculature. Building on these advances in imaging, we are presenting an extendable dataset of whole-brain vessel graphs based on specific imaging protocols. Specifically, we extract vascular graphs using a refined graph extraction scheme leveraging the volume rendering engine Voreen and provide them in an accessible and adaptable form through the OGB and PyTorch Geometric dataloaders. Moreover, we benchmark numerous state-of-the-art graph learning algorithms on the biologically relevant tasks of vessel prediction and vessel classification using the introduced vessel graph dataset. Our work paves a path towards advancing graph learning research into the field of neuroscience. Complementarily, the presented dataset raises challenging graph learning research questions for the machine learning community, in terms of incorporating biological priors into learning algorithms, or in scaling these algorithms to handle sparse,spatial graphs with millions of nodes and edges. All datasets and code are available for download at https://github.com/jocpae/VesselGraph .
翻译:生物神经网络定义人类和其他哺乳动物的大脑功能和智能,并形成超大、 空间、 结构图形。 他们的神经组织与大脑微血管的空间组织紧密相连, 向神经神经提供氧气, 并构建一个补充空间图形。 这种血管( 或船只结构) 在神经科学中起着重要作用; 例如, 船舶结构的组织( 和改变) 可以代表各种病理的早期迹象, 例如阿尔茨海默氏病或中风。 最近, 组织清理的进展使得整个大脑成像和整个鼠标大脑的血管结构结构与大脑的微血管组织密切相连。 以这些成像系统的进展为基础, 我们展示了一个可以扩展的全脑血管的血管图表数据集。 具体来说, 我们利用一个精细的图表提取计划, 利用OGB 和 PyTorch 的边缘处理或中风。 此外, 我们用大量水平的图表分析法 来测量整个鼠标大脑的血管的血管结构结构的分布结构结构结构。 在生物学中, 将一个具有挑战性的数据模型的模型的模型学习, 在生物史上, 数据库的模型的物理分析中, 学习 学习 的实验室的 数据 的 数据 的物理 的 学习 数据 的 的 学习 数据 的 的 的 的 数据 的 的 的 的 数据库 的 的 数据库的 的 的 的 的 的 的 数据库 的 的 的 的 的 的 数据库的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 数据库的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 数据库的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的