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          如何斑马鱼获得他们的伤?新的数据分析工具可以提供一个答案

          sunbet注册开发了一种新的数学工具,可以帮助科学家更好地得到理解如何斑马条纹,以及在大自然中获得其他自组装模式。

          普罗维登斯,R.I. [申博-sunbet注册] - 斑马鱼的标志性条纹是一种天然的自我组织的一个典型例子。斑马鱼胚胎发育,三种类型的色素细胞周围的皮肤移动,拥挤到位置最终这形式的身体长的黄色和蓝色的条纹。 

          科学家希望了解基因规则直接埃斯塔那细腻的舞蹈,和申博-sunbet注册开发出一种新的算法数学家帮助他们完成莫非。算法,本周描述 科学的美国国家科学院院刊,是能够量化的形状和图案的各种属性,使科学家能够测试更加客观地思考关于如何斑马鱼的条纹 - 形成 - 潜在的和其他发展模式。 

          “研究斑马鱼的条纹的总体目标是要了解生物的早期发展 - 基因如何表达自己,形成结构和表型,说:”比约恩Sandstede,应用数学和研究的资深作者sunbet注册司教授。 “人们已经开发了模拟,以帮助理解这些过程,而是一个挑战就是你要找的那几个斑马鱼或模拟一些图片,你是目测本质是什么异同。我们想创造的东西,都是自动化的,更客观。“

          Image of zebrafish model
          这项新技术可以分析的方式量化模式特征模型的输出。

          条纹和斑点的

          斑马鱼变成了评估基因变化是如何影响格局的形成是巨大的测试平台。他们的胚胎是透明的,发展迅速,这使科学家有机会非常详细带发展研究。多年来,研究人员已经发现了一些基因突变的改变,斑马鱼色素模式。一些突变改变鱼条纹的直线有,介绍了一些条纹小休息,和其他创建点而不是条纹的数组。这些突变提供机会,更好地了解理事条纹形成的规则。 

          这些模式的方式色素细胞类型间的相互变化的结果不同的左右移动在开发过程中。了解有章可循这些细胞,开发了计算机模型,科学家们已经在模拟蜂窝移动模式的形成。通过调整规则管理模拟,看是否输出接着匹配实际鱼的图案,科学家们就可以开始找出不管是什么规则。 

          Sandstede和亚历山大Volkening,谁赢得了博士学位sunbet注册现在是美国西北大学的博士后研究员, 以前开发 只是这样的仿真,并已取得了 新见解 上的条纹的形成。但描述了这一最新的论文,对Volkening新算法是一个合着其中,提供了新途径,以评估模型和其他人的表现,研究人员说。 

          数据的形状

          新算法采用一种称为拓扑数据分析的技术。

          “这是数学的统计数据的新区域和对量化形状着力点,” McGuirl梅利莎说,在sunbet注册的研究生和研究报告的主要作者。 “从本质上讲,它是一个工具,使我们能够跟踪连接组件和循环对应于形状斑点或条纹代表的功能。”

          在这种情况下,组件被连接那些在颜料斑马鱼的图像或从斑马鱼发育条纹的模拟单一细胞组成。该算法计算结果为每个单元的位置与其他相关的程度,因此不管所述细胞的图案元件的一部分 - 一个条纹,斑点或别的东西。技术,研究人员说,的优点是它可以在空间尺度的广谱量化模式,从几细胞对全鱼的单一尺度。 

          “我们可以做,这是由多种描述,使我们能够谈论的事情怎么样笔直或弯曲的条纹,有多少休息中有条纹或什么平均细胞与细胞的距离的确定,” Sandstede说。 “哈弗点,有多少细胞都包含在每个点?他们更拉长或圆的?“

          有了这些功能在手更客观的措施,研究人员可以更好地评估如何好他们的模型和其他人拍摄的斑马鱼模式形成的动态。而且,研究人员说,可能会导致关键见解如何遗传指令对自己的表现自然结构。 

          而技术并不仅仅局限于斑马鱼,Sandstede说。

          “整体而言,这不仅仅是斑马鱼的色素细胞得多了,”我说。 “这是为了Quantify的图案和形状,它真的能做到这一点在任何类型的系统。”

          这项研究是由美国国家科学基金会(1644760,1714429名DMS-CCF-1740741,DMS-1440386,DMS-1764421)和西蒙斯基金会(597491)。

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