SynReEM: Synapse Reconstruction via Instance Structure Encoding in Anisotropic Electron Microscopic Volumes
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Le résumé fourni par la source
Volume electron microscopy (vEM) has revolutionized the nanoscale reconstruction of synapses in neural circuits. However, large-scale vEM techniques relying on serial sectioning suffer from severe anisotropy, where axial resolution is far worse than lateral resolution. This anisotropic imaging induces discontinuities in biological architectures across 3D space, compromising reconstruction accuracy and instance segmentation of synapses. Although synapse reconstruction can be realized via aggregation of segmented voxels or detected superpixels, conventional semantic and instance-level models fail to learn voxel instance attributes robustly from strong anisotropic datasets. Here, we present SynReEM, a dedicated framework for synapse reconstruction. Specifically, we first conduct structural encoding on synapse annotations to optimize structural components, making instance segmentation feasible within a semantic context. Then, we incorporate biological priors to impose continuity and inclusion constraints on model outputs, leveraging online pseudo-labels to enhance model convergence. Furthermore, we design a dual-headed branch for simultaneous semantic and instance decoding from shared feature maps, fuse the multi-task outputs, and adopt the watershed algorithm to achieve accurate instance reconstruction. Comprehensive evaluations on three vEM datasets containing synapses (Synapse178, AC3/AC4, and SynWTAD) consistently confirm the superior performance of our proposed SynReEM method.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- SynReEM: Synapse Reconstruction via Instance Structure Encoding in Anisotropic Electron Microscopic Volumes
- Date Crossref
- 01/09/2026
- Éditeur
- Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Chinese Academy of Sciences pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Shanghai Jiao Tong University Shanghai Institute of Precision Medicine pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Shanghai Ninth People's Hospital pays non établi dans la noticeÉtablissement de santé
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Capital Medical University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Institute of Automation pays non établi dans la noticeStructure de recherche
Chinese Academy of Sciences, Shanghai Institute of Precision Medicine — Shanghai Jiao Tong University et Shanghai Ninth People's Hospital, avec 2 autres affiliations.
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