Neurons have a polarized structure, including dendrites and axons, and compartment-specific functions can be affected by dwelling mitochondria. It is known that the morphology of mitochondria is closely related to the functions of neurons and neurodegenerative diseases. Even though several deep learning methods have been developed to automatically analyze the morphology of mitochondria, the application of existing methods to actual analysis still encounters several difficulties. Since the performance of pre-trained deep learning model may vary depending on the target data, re-training of the model is often required. Besides, even though deep learning has shown superior performance under a constrained setup, there are always errors that need to be corrected by humans in real analysis. To address these issues, we introduce MitoVis, a novel visualization system for end-to-end data processing and interactive analysis of the morphology of neuronal mitochondria. MitoVis enables interactive fine-tuning of a pre-trained neural network model without the domain knowledge of machine learning, which allows neuroscientists to easily leverage deep learning in their research. MitoVis also provides novel visual guides and interactive proofreading functions so that the users can quickly identify and correct errors in the result with minimal effort. We demonstrate the usefulness and efficacy of the system via a case study conducted by a neuroscientist on a real analysis scenario. The result shows that MitoVis allows up to 15x faster analysis with similar accuracy compared to the fully manual analysis method.


翻译:神经元结构极分化, 包括 dendrites 和 axons, 且分层特定功能可能受到居室 mitochondria 的影响。 众所周知, mitocondria 的形态与神经元和神经退化性疾病的功能密切相关。 尽管已经开发了几种深层次的学习方法来自动分析mitochondria 的形态, 但将现有方法应用于实际分析仍然遇到一些困难。 由于预先培训的深层学习模式的性能可能因目标数据而异, 往往需要再培训模型。 此外, 尽管深层次的学习显示在有限的设置下, 分析表现了优异性, 但总有一些错误需要人类在真正的分析中加以纠正。 为了解决这些问题, 我们引入了 MitoVision, 一种新型的直观化系统, 用于终端到终端的数据处理和对神经内分层的形态分析。 MitoVisi 使得预先培训的神经学网络模型的性微调, 没有机器学习的域知识, 使得神经学家能够轻松地将真实的精确分析与模拟分析结果进行对比, 在互动的研究中, 我们的视觉分析中, 提供了一个小的精确的校正校正校对结果。

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