This thesis presents the design and implementation of Abstractocyte, a system for the visual analysis of astrocytes, and their relation to neurons, in nanoscale volumes of brain tissue. Astrocytes are glial cells, i.e., non-neuronal cells that support neurons and the nervous system. Even though glial cells make up around 50 percent of all cells in the mammalian brain, so far they have been far less studied than neurons. Nevertheless, the study of astrocytes has immense potential for understanding brain function. However, the complex and widely-branching structure of astrocytes requires high-resolution electron microscopy imaging and makes visualization and analysis challenging. Using Abstractocyte, biologists can explore the morphology of astrocytes at various visual abstraction levels, while simultaneously analyzing neighboring neurons and their connectivity. We define a novel, conceptual 2D abstraction space for jointly visualizing astrocytes and neurons. Neuroscientists can choose a joint visualization as a specific point in that 2D abstraction space. Dragging this point allows them to smoothly transition between different abstraction levels in an intuitive manner. We describe the design of Abstractocyte, and present three case studies in which neuroscientists have successfully used our system to assess astrocytic coverage of synapses, glycogen distribution in relation to synapses, and astrocytic-mitochondria coverage.

EB-3 est un langage de spécification développé pour la spécification des systèmes d'information. Le noyau du langage EB-3comprend des spécifications d'algèbre de processus afin de décrire le comportement des entités du système et des fonctions d'attributs qui sont des fonctions récursives dont l'évaluation se fait sur la trace d'exécution du système décrivant les attributs des entités. La vérification de propriétés temporelles en EB-3 est un sujet de grande importance pour des utilisateurs de EB-3. Dans cette thèse, on se focalise sur les propriétés de vivacité concernant des systèmes d'information exprimant l'éventualité que certaines actions puissent s'exécuter. La vérification des propriétés de vivacité se fait à l'aide de model checking. Dans un premier temps, on présente une sémantique opérationnelle deEB-3, selon laquelle les fonctions d'attributs sont évaluées pendant l'exécution du programme puis stockées. Cette sémantique nous permet de définir une traduction automatique de EB-3 vers LNT, qui est un langage simultané enrichi d'une algèbre de processus. Notre traduction assure la correspondance un à un entre les états et les transitions des systèmes étiquetés de transition correspondent respectivement à des spécifications EB-3 et LNT. Ensuite, on automatise la traduction grâce à l'outil EB3toLNT fournissant aux utilisateurs de EB-3 une tous les outils de vérification fonctionnelle disponible dans CADP. Dans le but d'améliorer les résultats de notre approche concernant le model checking, on explore des techniques d'abstraction dédiées aux systèmes d'information spécifiées en EB-3. En particulier, on se focalise sur une famille spécifique de systèmes qui s'appellent paramétriques dont le comportement varie en fonction de la valeur prédéfinie d'un paramètre du système. Enfin, on applique cette méthode dans le contexte de EB-3 / EB-3 is a specification language for information systems. The core of the EB-3 language consists of process algebraic specifications describing the behaviour of entities in a system, and attribute functions that are recursive functions evaluated on the system execution trace describing entity attributes. The verification ofEB-3 specifications against temporal properties is of great interest to users of EB-3. In this thesis, we focus on liveness properties of information systems, which express the eventuality that certain actions take place. The verification of liveness properties can beachieved with model checking. First, we present an operational semantics for EB-3 programs, in which attribute functions are computed during program evolution and their values are stored into program memory. This semantics permits us to define an automatic translation from EB-3 to LNT, a value-passing concurrent language with classical process algebra features. Our translation ensures the one-to-one correspondence between states and transitions of the labelled transition systems corresponding to theEB-3 and LNT specifications. Then, we automate this translation with the EB-3toLNT tool, thus equipping the EB-3 method with the functional verification features available in the model checking toolbox CADP. With the aim of improving the model checking results of this approach, we explore abstraction techniques for information systems specified inEB-3. In particular, we concentrate on a specific family of systems called parametric, whose behaviour is scaled in keeping with the predefined value of a system parameter. Finally, we apply this method on the EB-3 context