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PNAS:利用算法估测细胞间交流的方式,进一步探究生物钟的运行规律

来源:本站原创 2018-08-29 15:39

2018年8月29日 讯 /生物谷BIOON/ --如果你曾经历过时差,那么您就熟悉昼夜节律,它可以控制新陈代谢的各个方面,从睡眠-觉醒周期到体温再到消化。身体中的每个细胞都有生物钟,但研究人员并不清楚细胞网络如何随时间相互交流,以及这些时序性的交流方式如何影响网络功能。

在8月27日在《PNAS》杂志上发表的研究中华盛顿大学圣路易斯分校的研究人员等人开发了一种统一的,数据驱动的计算方法,用于推断和揭示细胞如何同步协同工作。此前研究揭示,细胞同步协作是大脑功能实现的基础。同步化异常会导致多种脑部疾病的产生,如癫痫,阿尔茨海默病和帕金森病等。


(图片来源:www.pixabay.com)

系统科学与数学教授,工程与应用科学学院的应用数学家Jr-Shin Li等人开发了一种称为ICON(推断网络连接)的算法,首次显示了细胞间连接强度随着时间的推移的变化特征。

研究者们首先在他们创建的不同大小的模拟网络上测试他们的方法。接下来,他们在振荡器网络上测试了这种方法。Li教授认为,这种方法具有超出细胞网络的更多应用潜力。“这为分析真实世界复杂的大型网络奠定了基础,例如交通,互联网,电网和社交网络,”作者说到。

Li还与华盛顿大学艺术与科学生物学教授Erik Herzog合作,研究哺乳动物昼夜节律的细胞和分子基础,以确定小鼠大脑细胞之间的联系。 Herzog等人测量了来自小鼠大脑右侧和左侧的541个细胞的昼夜节律,然后Li教授等人进一步估计这些连接是如何随时间变化的。

“一次连接可能很强,但在另一个时间它可能更强或更弱,所以我们可以使用这些数据来恢复功能性的连接,”李说。 “如果我们知道这一点,那么我们可以做更多的研究,并随着时间的推移调查这个网络是否会同步,或者是否会出现特定的动态模式。” (生物谷Bioon.com)

资讯出处:In sync: How cells make connections could impact circadian rhythm

原始出处:Wang S, Herzog E, Kiss I, Schwartz W, Bloch G, Sebek M, Granados-Fuentes D, Wang L, Li, J-S. Inferring Dynamic Topology for Decoding Spatiotemporal Structures in Complex Heterogeneous Networks. PNAS, 2018 DOI: 10.1073/pnas.1721286115

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