"Cerebrospinal Fluid Streaming Through Optic Nerve" by Rossinelli Diego, Kantonsspital Aarau
JURY DISTINCTION FOR CATEGORY 1. OBJECT OF STUDY
Copyright CC-BY-NC-ND: Diego Rossinelli, Jatta Berberat and Gilles Fourestey
This supercomputing simulation shows how cerebrospinal fluid streams around the optic nerve (the latter passes through the centre of the “donut” but has been removed for clarity). The flow is visualised by streamlines coloured logarithmically according to their speed. The cerebrospinal fluid flows from the brain to the optic nerve, supplying it with nutrients and removing toxic metabolites. The subarachnoid space in which it flows features complex structures at different scales, creating patterns with numerous bifurcations and junctions. An impaired flow plays a central role in eye pathologies such as papilledema and certain types of glaucoma.
The geometry of the structure was captured with synchrotron-radiation microtomography of a human optic nerve at the Paul Scherrer Institute; it consists of more than two terabytes of data. The flow field was computed with very accurate Fourier-based schemes on the Helvetios supercomputer at EPFL.
Comment of the jury │ The image, striking for its fascinating and somehow alien aesthetic, shows the power of digital modelling in opening up new perspectives on nature and biology. It unveils the inner world of the vision system and its complex organic reality. The viewer contemplates what is currently occurring in their own body, possibly getting lost in the labyrinth-like intricacies of unknown current lines.
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Cette simulation faite par superordinateur révèle comment le liquide céphalo-rachidien s’écoule autour du nerf optique (ce dernier qui passe par le centre de l’anneau a été retiré pour plus de clarté). L’écoulement est visualisé par des lignes de courant colorées de manière logarithmique en fonction de leur vitesse. Le liquide céphalo-rachidien circule du cerveau vers le nerf optique, lui apportant des nutriments et éliminant les métabolites toxiques. L’espace sous-arachnoïdien dans lequel il circule présente des structures complexes à différentes échelles qui créent des flux ayant de nombreuses bifurcations et jonctions. Une altération de l’écoulement du liquide céphalo-rachidien joue un rôle central dans des pathologies oculaires telles que l’œdème papillaire et certains types de glaucome.
La géométrie de la structure a été acquise par une microtomographie par rayonnement synchrotron d’un nerf optique humain à l’Institut Paul Scherrer et totalise plus de deux téraoctets de données. Les flux de l’écoulement ont été calculés sur le superordinateur Helvetios de l’EPFL à l’aide de schémas de Fourier très précis.
Commentaire du jury │ L’image frappe par son esthétique singulière tout en démontrant le potentiel de la modélisation numérique pour ouvrir de nouvelles perspectives sur la nature et la biologie. Elle nous révèle le monde intérieur du système visuel et sa réalité organique complexe. Nous contemplons ainsi ce qui se passe présentement dans notre propre corps, nous perdant un peu dans les inextricables méandres façonnés par des flux énigmatiques.
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Diese von einem Supercomputer erstellte Simulation veranschaulicht, wie die Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit um den Sehnerv herumfliesst (der Sehnerv verläuft durch die Mitte des Donuts, wurde aber für eine bessere Übersichtlichkeit entfernt). Das Fliessen wird durch Strömungslinien visualisiert, die je nach Geschwindigkeit logarithmisch eingefärbt sind. Die Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit zirkuliert vom Gehirn zum Sehnerv, versorgt ihn mit Nährstoffen und entfernt giftige Stoffwechselprodukte. Der Subarachnoidalraum, in dem die Flüssigkeit zirkuliert, weist auf verschiedenen Ebenen komplexe Strukturen auf, wodurch Flüsse mit Verzweigungen und Mündungen entstehen. Beeinträchtigungen dieser Zirkulation der Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit spielen eine zentrale Rolle bei Augenerkrankungen wie dem Papillenödem und bestimmten Glaukomen.
Die Geometrie der Struktur wurde aus mehr als zwei Terabyte Daten errechnet, die bei einer am Paul Scherrer Institut durchgeführten Synchrotron-Mikrotomographie bei einem menschlichen Sehnerv gewonnen wurden. Die Flüsse wurden auf dem Supercomputer Helvetios der EPFL mit äusserst präzisen Fourier-Transformationen berechnet.
Kommentar der Jury │ Das Bild besticht durch eine aussergewöhnliche Ästhetik und veranschaulicht gleichzeitig das Potenzial der digitalen Modellierung, die neue Blickwinkel auf Natur und Biologie eröffnet. Es enthüllt die Innenwelt des visuellen Systems und dessen komplexe physische Realität. Wir betrachten, was in unserem eigenen Körper vor sich geht, und verlieren uns ein wenig in den unentwirrbar mäandrierenden, geheimnisvollen Strömen.
"Cerebrospinal Fluid Streaming Through Optic Nerve" by Rossinelli Diego, Kantonsspital Aarau
JURY DISTINCTION FOR CATEGORY 1. OBJECT OF STUDY
Copyright CC-BY-NC-ND: Diego Rossinelli, Jatta Berberat and Gilles Fourestey
This supercomputing simulation shows how cerebrospinal fluid streams around the optic nerve (the latter passes through the centre of the “donut” but has been removed for clarity). The flow is visualised by streamlines coloured logarithmically according to their speed. The cerebrospinal fluid flows from the brain to the optic nerve, supplying it with nutrients and removing toxic metabolites. The subarachnoid space in which it flows features complex structures at different scales, creating patterns with numerous bifurcations and junctions. An impaired flow plays a central role in eye pathologies such as papilledema and certain types of glaucoma.
The geometry of the structure was captured with synchrotron-radiation microtomography of a human optic nerve at the Paul Scherrer Institute; it consists of more than two terabytes of data. The flow field was computed with very accurate Fourier-based schemes on the Helvetios supercomputer at EPFL.
Comment of the jury │ The image, striking for its fascinating and somehow alien aesthetic, shows the power of digital modelling in opening up new perspectives on nature and biology. It unveils the inner world of the vision system and its complex organic reality. The viewer contemplates what is currently occurring in their own body, possibly getting lost in the labyrinth-like intricacies of unknown current lines.
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Cette simulation faite par superordinateur révèle comment le liquide céphalo-rachidien s’écoule autour du nerf optique (ce dernier qui passe par le centre de l’anneau a été retiré pour plus de clarté). L’écoulement est visualisé par des lignes de courant colorées de manière logarithmique en fonction de leur vitesse. Le liquide céphalo-rachidien circule du cerveau vers le nerf optique, lui apportant des nutriments et éliminant les métabolites toxiques. L’espace sous-arachnoïdien dans lequel il circule présente des structures complexes à différentes échelles qui créent des flux ayant de nombreuses bifurcations et jonctions. Une altération de l’écoulement du liquide céphalo-rachidien joue un rôle central dans des pathologies oculaires telles que l’œdème papillaire et certains types de glaucome.
La géométrie de la structure a été acquise par une microtomographie par rayonnement synchrotron d’un nerf optique humain à l’Institut Paul Scherrer et totalise plus de deux téraoctets de données. Les flux de l’écoulement ont été calculés sur le superordinateur Helvetios de l’EPFL à l’aide de schémas de Fourier très précis.
Commentaire du jury │ L’image frappe par son esthétique singulière tout en démontrant le potentiel de la modélisation numérique pour ouvrir de nouvelles perspectives sur la nature et la biologie. Elle nous révèle le monde intérieur du système visuel et sa réalité organique complexe. Nous contemplons ainsi ce qui se passe présentement dans notre propre corps, nous perdant un peu dans les inextricables méandres façonnés par des flux énigmatiques.
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Diese von einem Supercomputer erstellte Simulation veranschaulicht, wie die Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit um den Sehnerv herumfliesst (der Sehnerv verläuft durch die Mitte des Donuts, wurde aber für eine bessere Übersichtlichkeit entfernt). Das Fliessen wird durch Strömungslinien visualisiert, die je nach Geschwindigkeit logarithmisch eingefärbt sind. Die Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit zirkuliert vom Gehirn zum Sehnerv, versorgt ihn mit Nährstoffen und entfernt giftige Stoffwechselprodukte. Der Subarachnoidalraum, in dem die Flüssigkeit zirkuliert, weist auf verschiedenen Ebenen komplexe Strukturen auf, wodurch Flüsse mit Verzweigungen und Mündungen entstehen. Beeinträchtigungen dieser Zirkulation der Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit spielen eine zentrale Rolle bei Augenerkrankungen wie dem Papillenödem und bestimmten Glaukomen.
Die Geometrie der Struktur wurde aus mehr als zwei Terabyte Daten errechnet, die bei einer am Paul Scherrer Institut durchgeführten Synchrotron-Mikrotomographie bei einem menschlichen Sehnerv gewonnen wurden. Die Flüsse wurden auf dem Supercomputer Helvetios der EPFL mit äusserst präzisen Fourier-Transformationen berechnet.
Kommentar der Jury │ Das Bild besticht durch eine aussergewöhnliche Ästhetik und veranschaulicht gleichzeitig das Potenzial der digitalen Modellierung, die neue Blickwinkel auf Natur und Biologie eröffnet. Es enthüllt die Innenwelt des visuellen Systems und dessen komplexe physische Realität. Wir betrachten, was in unserem eigenen Körper vor sich geht, und verlieren uns ein wenig in den unentwirrbar mäandrierenden, geheimnisvollen Strömen.