ニューロML

NeuroMLはXML （拡張マークアップ言語）ベースのモデル記述言語であり、計算神経科学におけるモデルの定義と交換のための共通データ形式を提供することを目的とします。NeuroMLは、実際のニューロンの生物物理学的および解剖学的特性に基づいたモデルに重点を置いています。 ^[1]

NeuroML を神経科学モデルを記述するための言語として作成するというアイデアは 、言語構造の初期テンプレートが議論されたエジンバラでの会議の後に、Goddard ら (2001) ^{[2]によって初めて導入されました。この最初の提案は、Gardner ら (2001) によって提案された汎用構造に基づいていました。 [3]} 当時、NeuroML の概念は、ベース アプリケーションがさまざまなプラグイン コンポーネントをロードしてシミュレーション問題のさまざまな側面を処理するソフトウェア アーキテクチャを開発するというアイデアと密接に結びついていました。Neosim (2003) はこの目標に基づいて開発され、初期の NeuroML 開発はこのアプローチに密接に沿っていました。Neosim の作成と並行して、Howell と Cannon は、XML でモデルをシリアル化するプロセスを簡素化するためのソフトウェア ライブラリである NeuroML 開発キット (NDK) を開発しました。NeuroML 開発キットは、"listOfXXX" 構造を含むXMLの特定の方言を実装しましたが、これはSBML (Systems Biology Markup Language)にも取り入れられましたが、モデル記述レベルでは特定の構造を定義していませんでした。代わりに、Neosim のプラグインの開発者は、最も有用なものについて何らかの合意が形成されることを期待して、独自の構造を自由に考案し、NDK を介してシリアル化しました。実際には、エディンバラ グループ以外の開発者がそのような構造を開発または使用したことはほとんどなく、結果として得られる XML はアプリケーションに特化しているため、広く採用されませんでした。Neosim プロジェクトは 2005 年に終了しました。

Goddard ら (2001) のアイデアとエディンバラ グループとの議論に基づいて、Sharon Crook は、XML でニューロンの形態を記述する言語 MorphML ^[3]を開発する共同作業を開始しました。MorphML の背後にあるアイデアは、当初から、XML の利点が加わった共通データ形式として機能するために必要なすべてのコンポーネントを含む形態構造を記述する形式を開発することでした。同時に、Padraig Gleeson とAngus Silver は、NEURON および GENESIS シミュレータ用のニューロン シミュレーションを生成するneuroConstruct ^[4]を開発していました。当時、neuroConstruct は、形態、チャネル、ネットワークにシミュレータに依存しない内部表現を使用していました。これらの取り組みを NeuroML の旗印の下に統合することが合意され、NeuroML の現在の構造が作成されました。スキーマはレベル (MorphML、ChannelML、NetworkML など) に分割され、さまざまなアプリケーションが言語のさまざまな部分をサポートできるようになりました。 ^[5] 2006年以来、このバージョンの標準のXMLスキーマファイルはNeuroML開発サイトから入手可能です。

NeuroML イニシアチブの主な目的は次のとおりです。

• 複数のスケールで神経系の生物物理学、解剖学、ネットワークアーキテクチャを記述するための言語（XML）の仕様を作成する
• 研究者間の複雑な神経回路網モデルの交換を容易にし、モデルの透明性とアクセス性を高める
• NeuroMLをサポートするソフトウェアツールを促進し、新しいソフトウェアとデータベースの開発をサポートする
• NeuroML の範囲内でモデルを作成する研究者が、この形式でモデルを交換および公開することを奨励します。

NeuroML は、実際のニューロンの形態と膜コンダクタンス (コンダクタンス ベースのモデル) および既知の解剖学的接続性に基づくネットワーク モデルを組み込んだ、生物物理学的および解剖学的な詳細モデルに重点を置いています。NeuroML 構造はレベルで構成され、各レベルは特定の生物物理学的スケールを扱います。仕様のモジュール性により、一度に 1 つのモジュールに集中できるため、開発、理解、使用が容易になります。ただし、モジュールはシームレスに組み合わされるように設計されています。現在、NeuroML には 3 つのレベルが定義されています。

• レベル 1 は細胞の解剖学的側面に焦点を当てており、メタデータのスキーマとメインの MorphML スキーマで構成されています。詳細なニューロンの形態をモデル化するツール (NeuronLand など) は、このレベルに含まれる情報を使用できます。
• レベル 2 は、ChannelML を使用して、細胞の生物物理学的特性と、チャネルおよびシナプス機構の特性を記述します。ニューロンのスパイク動作をシミュレートするソフトウェア (NEURON や MOOSE など) は、このレベルのモデル記述を使用できます。
• レベル 3 は、空間における細胞の位置とネットワークの接続性を説明します。NetworkML のこの種の情報は、ソフトウェア (CX3D や PCSIM など) でネットワーク アーキテクチャの詳細を交換するために使用できます。細胞の形態と接続性を含むレベル 3 ファイルは、neuroConstruct などのアプリケーションでも使用でき、伝導性に基づく細胞モデルのネットワークを再現および分析できます。

読み取り可能な形式の現在のスキーマは、NeuroML 仕様ページで入手できます。

NeuroML の全部または一部をサポートするソフトウェア パッケージのリストは、NeuroML Web サイトで入手できます。

NeuroML は、国際的かつ無料のオープンコミュニティの取り組みです。

NeuroML チームは、NeuroML 仕様の実装、Web サイトとバリデーターの保守、年次ワークショップやその他のイベントの開催、NeuroML のさらなる開発を調整するための特定の資金の管理を行っています。NeuroML 言語のバージョン 2.0 は、仕様委員会によって開発されています。NeuroML は、マルチスケール モデリングに関する国際神経情報学調整施設プログラムにも参加しています。

• オープンXDF

• ニューロml.org