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Kongress Medizin und Gesellschaft 2007

17. bis 21.09.2007, Augsburg

Ontologische Herausforderungen der Neuroanatomie

Meeting Abstract

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  • Jörg Niggemann - Klinikum rechts der Isar, TU München, München
  • Stefan Schulz - Institut für Medizinische Biometrie und Medizinische Informatik, Albert-Ludwigs-Universität, Freiburg

Kongress Medizin und Gesellschaft 2007. Augsburg, 17.-21.09.2007. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2007. Doc07gmds290

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/gmds2007/07gmds290.shtml

Veröffentlicht: 6. September 2007

© 2007 Niggemann et al.
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Gliederung

Text

Einleitung / Hintergrund: Nervenzellen haben lange Fortsätze, Axone genannt, die die Erregung zur jeweils nächsten Nervenzelle leiten. Die mit bloßem Auge sichtbaren Strukturen des Nervensystems (makroskopische Objekte) bestehen nun entweder aus Ansammlungen von Zellkörpern (graue Substanz, Basalganglien etc) oder aus Ansammlungen von Axonen (weiße Substanz, Bahnen), aber nie aus ganzen Nervenzellen. Zudem hat oft nicht ein ganzes makroskopisches Objekt eine bestimmte Funktion, sondern die Funktionen werden von namenlosen Subpopulationen von Nervenzellen innerhalb der Objekte getragen. Bisherige anatomische Ontologien wie das Foundational Model of Anatomy (FMA) [1] repräsentieren das Nervensystem nur auf der Ebene der makroskopischen Objekte und tragen den genannten Umständen nicht Rechnung. Daher haben auch die Autoren des FMA selbst Probleme bei der Integration der Neuroanatomie berichtet [2],[3],[4].

Material und Methoden: Wir präsentieren „Functional Groups“ als Baustein für eine Ontologie des Nervensystems (s. [5]). Diese Gruppen bilden eine Granularitätsebene zwischen „Zelle“ und „Gewebe“. Wir diskutieren ihre ontologische Einordnung, ihre Beziehung zu den makroskopischen Objekten und die durch ihre Relationen induzierten Relationen auf makroskopischer Ebene. Mit Blick auf die durch mehrere makroskopischen Objekte hindurchziehenden Axone werden die Begriffe „Objekt“ und „Organ“ der Neuroanatomie kritisch diskutiert und auch die Teil-von Relation neu aufgegriffen.

Ergebnisse: Die Funktionellen Gruppen erlauben eine korrekte Repräsentation funktioneller Systeme, wie z.B. „Sehsystem“. Die Betrachtung der makroskopischen Objekte, die die funktionellen Gruppen beherbergen, führt zu einem Vorschlag für eine neue Konzepthierarchie in der Ontologie der makroskopischen Neuroanatomie basierend auf den zellulären Bestandteilen der Objekte.

Diskussion / Schlussfolgerungen: Die Funktionellen Gruppen werden anderen Definitionen von Objektaggregaten [6],[7],[8] gegenübergestellt. Auf dem Hintergrund der genannten „Schein-Objekte“, die aus Zellteilen, aber nicht ganzen Zellen bestehen wird kontrovers diskutiert, ob eine einzige und durchgehend transitive Teil-von Relation für die Neuroanatomie sinnvoll ist (s. auch [9],[10],[11],[12],[13],[14]).


Literatur

1.
Rosse C, Shapiro L, Brinkley J. The digital anatomist foundational model: principles for defining and structuring its concept domain. In Chute CG (ed): Amia'98 -- Proceedings Of The 1998 Amia Annual Fall Symposium. A Paradigm Shift In Health Care Information Systems: Clinical Infrastructures For The 21St Century. Orlando, Fl, November 7-11, 1998: 820 - 824.
2.
Rickard K, Mejino J, Martin R, Agoncillo A, Rosse C. Problems and solutions with integrating terminologies into evolving knowledge bases. In (ed): Medinfo 2004: Proceedings Of The 11Th World Congress On Medical Informatics. 2004: 420 - 424.
3.
Martin R, Rickard K, Mejino, Jr, J.L., Agoncillo A, Brinkley J, Rosse C. The evolving neuroanatomical component of the foundational model of anatomy.. AMIA Annual Symposium Proceedings 2003: 927.
4.
Martin R, Mejino J, Bowden D, Brinkley J, Rosse C. Foundational model of neuroanatomy: implications for the human brain project. Journal of the American Medical Informatics Association 2001: 438 - 442
5.
Niggemann J, Schulz S. Modelling functional neuroanatomy for an anatomy information system. JAMIA 2007; submitted for publication: .
6.
Bittner T, Donnelly M, Smith B. Individuals, universals, collections: on the foundational relations of ontology. In (ed): Formal Ontology In Information Systems. Proceedings Of The 3Rd International Conference - FOIS 2004: 37-48
7.
Bittner T, Donnelly M. A theory of granular parthood based on qualitative cardinality and size measures. In Bennett B, Fellbaum C (ed): Proceedings Of The Fourth International Conference On Formal Ontology In Information Systems, FOIS 2006
8.
Rector A, Rogers J, Bittner T. Granularity, scale and collectivity: when size does and does not matter. Journal of Biomedical Informatics 2006; 39: 333-349
9.
Artale A, Franconi E, Guarino N. Open problems with part-whole relations.. In (ed): Description Logics 1996: 70-73
10.
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11.
Donnelly M. A formal theory of reasoning about parthood, connection, and location. Artificial Intelligence 2004; 160: 145--172.
12.
Artale A, Franconi E, Guarino N, Pazzi L. Part-whole relations in object-centered systems: an overview. Data & Knowledge Engineering 1996; 20: 347-383.
13.
Schulz S, Kumar A, Bittner T. Biomedical ontologies: what part-of is and isn't. Journal of Biomedical Informatics 2006; 39: 350-361.
14.
Schulz S. Bidirectional mereological reasoning in anatomical knowledge bases. Proceedings AMIA Annual Symposium 2001: 607-611.