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从粒子位置的异构快照推断随机速率。 (英语) Zbl 07850298号

摘要:生物系统的许多成像技术,如细胞固定和荧光显微镜,在单个时间点为报告个体位置提供了清晰的空间分辨率,但也破坏了他们想要捕捉的动态。这些快照观测不包含有关个人轨迹的信息,但仍对运动和人口动力学的信息进行编码,尤其是与动机良好的生物物理模型相结合时。通过偏微分方程(PDE)及其逆问题,可以很好地确定空间演化种群及其集合位置的单力矩表示之间的关系。然而,实验数据通常是一组位置,其数量不足以近似于连续的空间PDE解。在这里,受流行的基因表达亚细胞成像数据的启发,我们接受了数据的随机性,并研究了从核或细胞域中经历出生、扩散和死亡的粒子快照参数推断人口统计率的数学基础。在推理方面,我们严格推导出单个粒子路径与其作为泊松空间过程的表现之间的联系。利用这个框架,我们研究了所得到的反问题的性质,并研究了影响推理质量的因素。这种实验方法的一个普遍特征是存在细胞间异质性。我们的研究表明,细胞间的几何异质性可以增加对某些参数状态的动力学推断的质量。总之,这些结果为更详细地研究RNA分子和其他随机进化种群的亚细胞空间模式奠定了基础,而这些随机进化种群在其时间演化过程中只能观察到一瞬间。

MSC公司:

92 C55 生物医学成像和信号处理
92立方37 细胞生物学
35立方厘米 PDE的反问题
60G55型 点过程(例如,泊松、考克斯、霍克斯过程)
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