Trazado de modelos de bola y palo con calidad de publicación de conectividad cerebral en 3D

Estoy trabajando en imágenes cerebrales (fMRI) y estoy buscando una manera de trazar los parámetros de conectividad efectiva del cerebro (modelado causal dinámico) entre diferentes regiones del cerebro en un gráfico 3D . El software de trazado debe tener la siguiente entrada y salida:

Aporte:

Las conexiones dirigidas de cada región a otra están definidas por una matriz de conectividad (las no conexiones tienen un valor de 0). Las coordenadas 3D de las regiones del cerebro se presentan en otra matriz, utilizando prácticamente las coordenadas MNI medias ponderadas de las regiones como sus coordenadas para la visualización.

Producción:

La fuerza de la conexión estaría señalada por el color de los palos y/o numéricamente. Sin embargo, un primer paso podría ser un simple diagrama de bola y palo en 3D sin parámetros de conexión. Salida como vector 2D o imagen de mapa de bits: .ps, .eps, .tex, .png, .jpg, etc. La salida se usaría en un documento LaTeX pero también en otros formatos.

En el campo del análisis molecular (con el que no estoy completamente familiarizado), noté una gran cantidad de software gratuito y de código abierto para crear diagramas de moléculas de bolas y palos (algunos con trazado de rayos con calidad de publicación). Antes de reinventar la rueda (programar algún software intermedio para convertir las coordenadas 3D MNI o Talairach de las regiones del cerebro en coordenadas espaciales 3D de los átomos y escribirlas en algún formato de archivo de moléculas para el software de visualización de bolas y palos de moléculas, por ejemplo, RasMol para usarlo para el cerebro visualización de conectividad), quiero preguntar:

¿Existe un software bueno (y preferiblemente gratuito) para la visualización de la conectividad cerebral?

Revisé los ejemplos de MayaVi, R y TikZ, pero ninguno de ellos tiene nada relacionado con el trazado de visualizaciones de bola y palo.

Bienvenido al sitio! Me alegra tenerte aquí. He formateado ligeramente su pregunta para que sea legible (y he agregado dos etiquetas), siéntase libre de revertir mis ediciones si no conservan el espíritu de su pregunta.
Puede usar Avogadro, editor molecular avogadro.openmolecules.net/wiki/Main_Page . Viene con un motor de secuencias de comandos Python. Si quieres inventar lo tuyo, puedes ir con Blender y Python blender.org . Blender también es bueno para animaciones sorprendentes (es más fácil de comenzar que VTK), pero llevaría mucho tiempo. Si lo necesita a largo plazo, vale la pena intentarlo.
@Ubermensch ¿Sabes si en Avogadro es posible crear "átomos" que tengan un número anormal de enlaces de átomos (más de 7, algo así como 10...20), para permitir que las regiones del cerebro tengan más conexiones (de esa manera podría usar Avogadro para crear la estructura visual y luego presentar los parámetros de conectividad dirigida como datos numéricos trazados al lado de cada palo entre cada par relevante de "átomos" (regiones del cerebro).
@Ubermensch Respondiéndome a mí mismo: Avogadro no verifica la 'validez' química de una molécula dada en un .cmlarchivo. Entonces, todo tipo de "moléculas" con átomos con cientos de enlaces parecen ser posibles (por ejemplo, un fullereno de Buckminster con enlaces de átomos adicionales, todos los átomos unidos a uno). Como .cmles un archivo XML, es muy fácil de crear con casi cualquier lenguaje de programación. Así que creo que Avogadro y las "moléculas" "anormales" son el camino a seguir para mí en la visualización de conectividad de regiones cerebrales, al menos por ahora. Creo que agregar texto a las imágenes exportadas desde Avogadro es factible.
@nrz Espero que hayas recibido la respuesta. Pero personalmente creo que crear un marco de visualización animado en 3D sería el camino a seguir para representar el cerebro y sus funciones a largo plazo.
@Ubermensch Sí, usar Blender es una muy buena idea para visualizaciones de video (Internet, charlas, etc.), y creo que lo revisaré más tarde. Para publicaciones en papel (muchas veces solo disponible en escala de grises) y pdf, Avogradro se ve bien.

Respuestas (2)

Has probado:

También Nico Dosenbach tiene una imagen sorprendente de la conectividad cerebral en este artículo http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3135376/ . El código se basa en matlab y el trazado se puede realizar en el software caret http://brainvis.wustl.edu/wiki/index.php/Main_Page de Van-Essen Lab.

+1 para BrainNetViewer, por su simplicidad y muy buenos resultados. También encontrará útiles las utilidades de umbralización, que harán que la visualización sea más agradable.

Respondiendo a mi propia pregunta: Avogadro es un editor de moléculas, pero para fines de visualización no verifica la validez de la molécula, lo que permite su uso en la creación de modelos 3D de bola y palo con calidad de publicación de cualquier tema, como como redes de conectividad cerebral. Avogadro lee varios formatos de archivo de moléculas, por ejemplo, .cmles un formato xml y es bastante sencillo de editar a mano o con casi cualquier lenguaje de programación. Avogadro puede guardar las moléculas en varios formatos de moléculas y puede exportar imágenes como gráficos de mapa de bits ( .png, .jpg, .bmp), como gráficos vectoriales ( .pdf, .svg, .eps) o como archivo POV-Ray. Es posible que desee consultar los comentarios de @ Ubermensch sobre Avogadro (y Blender) arriba.

Para visualizaciones animadas (video), Blender podría ser una buena opción.

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