条形码区分神经元tau蛋白病的形态

已知神经元的几何形状对其功能很重要。因此，神经元通常根据其形态进行分类。两种最近的方法，持续同调和拓扑形态描述符，为配备了给定函数（例如到神经元根部的欧几里得距离）的神经元分配一个称为条形码的形态描述符。这些条形码可以转换为称为持续图像的矩阵，然后可以在组间进行平均。我们证明，当定义函数是从根部开始的路径长度时，拓扑形态描述符和持续同调是等价的。我们进一步证明，由路径长度过程产生的持续图像提供了可解释的神经元形态摘要。我们引入了{拓扑形态函数}，这是一类类似于Sholl函数的函数，可以从相关的拓扑形态描述符中恢复。为了演示这种拓扑方法，我们比较了健康的小鼠皮层和海马神经元与受进行性tau蛋白病影响的神经元。我们发现，在出现症状后的年龄，健康神经元与tau蛋白病神经元的形态存在显著差异。我们使用持续图像得出结论，患病组倾向于具有更短的分支以及远离胞体的更少分支的神经元。