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发育中的大脑结构和功能连接体指纹

在成熟的大脑中,大脑连接的结构和功能指纹可以用来识别个体的独特性。然而,使某一特定大脑区别于其他大脑的特征是否在出生时就已经存在仍不得而知。本研究利用发育中的人类连接组计划(Human Connectome Project, dHCP)的神经影像数据,对早产儿围产期进行两次扫描,以评估发育中的脑指纹。我们发现,62%的参与者可以通过后来的结构连接组与从较早时间点获得的初始连接矩阵的一致性来识别。相反,同一被试在不同时间点的功能连接体之间的相似性较低。只有10%的参与者在功能连接体中表现出更大的自相似性。这些结果表明,结构连接在生命早期更稳定,可以代表个体的潜在连接组指纹:当新生儿必须快速获得新技能以适应新环境时,一个相对稳定的结构连接组似乎支持功能连接组的变化。

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SWNE,单细胞的一种高维数据集可视化方法

高通量scRNA-seq使得发现新的细胞类型、识别细胞发育轨迹及表征对基因干扰的反应称为可能。scRNA-seq最常见的可视化方法是tSNE,tSNE本身可以精确的捕获数据集的局部结构,但是经常会扭曲数据集的全局结构,比如簇与簇之间的距离,本研究开发了一种可视化及解释scRNA-seq数据集的方法,相似性加权非负嵌入(SWNE),可以捕获数据的整体和局部结构,且可以使相关的生物学信息嵌入到可视化的结果中。SWNE使用非负矩阵分解方法分解基因表达矩阵到生物学相关的因素中,嵌入细胞、因素信息至二维可视化结果,并使用相似矩阵确保在高维空间中接近的细胞在可视化结果中也相邻/接近。嵌入的生物因子可以通过其基因表达来解释,而且SWNE可以直接将基因嵌入到可视化结果中,进一步帮助生物学解释。

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J. Med. Chem. | 用图形注意机制推进药物发现分子表征的边界

今天给大家介绍的是上海科技大学免疫化学研究所蒋华良院士团队在Journal of Medicinal Chemistry上发表了一篇名为“Pushing the Boundaries of Molecular Representation for Drug Discovery with the Graph Attention Mechanism”的文章。寻找具有良好药理、毒理学和药代动力学特性的化学物质对药物发现来说仍然是一个巨大的挑战。深度学习为药物发现领域提供了强大的工具来建立适合不断增长的数据量的预测模型,但这些神经网络学习的内容与人类能够理解的内容之间的差距正在扩大。此外,这种差距可能会引发不信任,限制深度学习在实践中的应用。在此,作者在文章中介绍了一种新的使用图注意力机制来学习药物发现相关数据集的图神经网络结构——Attentive FP来进行分子表示。通过实验证明,Attentive FP模型不仅在各种数据集上达到了最高水准的预测性能,而且它学习到的是可解释的。通过特征可视化表明,Attentive FP通过从特定任务中学习非局部分子内的交互帮助研究人员发现超出人们预期的潜在的化学信息。

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