Awọn anfani:
- Agbara lati lo oye atọwọda si apakan, kika ati ṣe lẹtọ awọn aworan sẹẹli ati fọwọsi iṣelọpọ adaṣe pẹlu ọwọ ni apẹẹrẹ kan
- Agbara lati yapa ohun-ọṣọ imọ-ẹrọ lati ami ifihan otitọ nipasẹ ifẹsẹmulẹ wiwọn kọọkan pẹlu awọn idari ti o yẹ (rere, odi, òfo, aibikita)
- Agbara lati fọwọsi awọn iṣupọ cytometry sisan pẹlu awọn asami ti a mọ ati ipinya aworan lọtọ lati inu ayẹwo ile-iwosan
Yàrá bioengineering jẹ ile-iṣẹ data kan: maikirosikopu kan ṣe agbejade awọn ẹgbẹẹgbẹrun awọn aworan sẹẹli fun ọjọ kan, cytometer ṣiṣan n ṣe agbejade awọn ẹgbẹẹgbẹrun awọn sẹẹli fun iṣẹju kan, oluka awo kan n ṣe awọn iwọn ọgọọgọrun ni iyipo kan. Pupọ julọ data yii jẹ wiwo tabi iwọn-giga, ati itupalẹ afọwọṣe jẹ mejeeji o lọra ati aibalẹ. AI jẹ paapaa lagbara ni itupalẹ aworan ati iyasọtọ laifọwọyi; ṣugbọn iwọ ni ẹniti o mọ ohun ti o n wọn, kini iṣakoso ti o wulo, ati boya abajade kan jẹ imọ-ẹrọ tabi ti ibi.
Ninu ẹyọ yii, iwọ yoo kọ ẹkọ bii o ṣe le lo AI lailewu lati pin awọn aworan sẹẹli, kika ati ṣe lẹtọ, ṣe itupalẹ data cytometry sisan, ati ilana data awo.
Ayẹwo aworan: ipin ati kika
Igbesẹ akọkọ ti itupalẹ airi airi nigbagbogbo jẹ "awọn sẹẹli melo ni o wa ati nibo?" ni ibeere. Awọn awoṣe ipin (awọn irinṣẹ ikẹkọ jinlẹ gẹgẹbi Cellpose, StarDist) ya sọtọ laifọwọyi ati ka awọn sẹẹli; Eyi dinku awọn ọsẹ ti kika ọwọ si awọn iṣẹju ati dinku koko-ọrọ. Ṣugbọn awọn išedede ti awoṣe da lori ibajọra si awọn aworan lori eyi ti o ti a ti oṣiṣẹ: a ti o yatọ idoti, kan ti o yatọ magnification, tabi iwuwo clustered ẹyin le ṣi awọn awoṣe. Ti o ni idi ti gbogbo iṣiro laifọwọyi jẹ iṣeduro pẹlu ọwọ lori ayẹwo kan.
Imọran: Ṣaaju gbigba kika sẹẹli aifọwọyi, ṣe afiwe abajade awoṣe nipasẹ oju lori awọn aworan laileto 5-10. Njẹ awoṣe ti o wa labẹ kika (kika awọn sẹẹli apapọ bi ẹyọkan) tabi kika pupọ (kika ariwo bi awọn sẹẹli)? Mọ aṣiṣe eleto yii ṣe iyipada itumọ ti gbogbo ṣeto data rẹ.
Kini wiwọn naa sọ ati kini ko sọ?
Aworan tabi ifihan agbara fluorescence kii ṣe isedale taara; O jẹ wiwọn aṣoju (aṣoju - itọkasi aiṣe-taara ti ohun ti o nifẹ si). Fun apẹẹrẹ, awọ Fuluorisenti jẹ aropo fun “ẹyin alaaye,” ṣugbọn imunadoko abawọn, autofluorescence, tabi eto irinse le da ami ifihan. AI le ṣe iyasọtọ ifihan agbara kan, ṣugbọn idahun si ibeere naa "Ṣe ifihan agbara yii tọkasi aye gaan?" da lori awọn iṣakoso (Iṣakoso - awọn apẹẹrẹ itọkasi ti o ṣe idanwo iwulo ti idanwo naa: rere, odi, ofo). Laisi awọn iṣakoso, ko si itupalẹ adaṣe jẹ igbẹkẹle.
Išọra: AI le ṣe lẹtọ aworan kan bi “akàn / ilera” tabi sẹẹli kan bi “laaye / oku”; ṣugbọn laisi awọn sọwedowo ti o yẹ, igbelewọn afọju ati ijẹrisi ile-iwosan, eyi kii ṣe ayẹwo. Awọn ipinnu iwadii jẹ ṣiṣe nikan pẹlu ilana, awọn eto ti a fọwọsi ati labẹ abojuto amoye.
Data onisẹpo giga: cytometry sisan
Sitometry ṣiṣan ode oni le wọn diẹ sii ju awọn aye 20 fun sẹẹli kọọkan; eyi ga ni iwọn pupọ lati ṣe atupale nipasẹ “gating” afọwọṣe - yiyan awọn olugbe sẹẹli ti iwulo lori awọn aworan. Idinku iwọn-ipilẹ AI (UMAP, t-SNE) ati iṣupọ aladaaṣe mu iworan ati ipinya awọn olugbe. Ṣugbọn awọn ọna wọnyi dẹrọ itumọ wiwo; O jẹrisi pẹlu awọn asami ti a mọ boya awọn iṣupọ ti o yọrisi jẹ awọn olugbe isedale gidi tabi awọn ohun-ọṣọ.
mẹta mini igba
Ọran 1 - Iṣiro onikiakia ati koko-ọrọ dinku. Ninu iwadi aṣa neuron, awọn aworan maikirosikopu 2,400 ni yoo ka nipasẹ ọwọ. Iṣiro adaṣe adaṣe ti o da lori sẹẹli dinku iṣẹ naa si awọn iṣẹju 40 ni akawe si awọn ọjọ 3 ati imukuro 15% aibikita interobserver. Ẹgbẹ naa ṣe idaniloju awọn aworan 50 pẹlu ọwọ, rii pe awoṣe ko ka awọn agbegbe ipon nipasẹ 6%, ati lo ifosiwewe atunse.
Ọran 2 - Aini iṣakoso ti a mu. Ọmọ ile-iwe kan ni AI ṣe iyasọtọ awọn aworan fluorescence bi “rere / odi” ati pe o rii aye to gaju. Oluwadi agba beere: nibo ni iṣakoso odi wa? Iṣakoso ti ko ni abawọn ni ifihan agbara kanna - autofluorescence. Gangan positivity wà fere odo; Iṣakoso ṣe idiwọ abajade ti ko tọ.
Case 3 - Akori iṣupọ. Ninu iṣẹ akanṣe ajẹsara, ikojọpọ adaṣe ṣe afihan olugbe sẹẹli “tuntun”. Nigba ti a ṣe ayẹwo pẹlu awọn ami-ami, a rii pe eyi jẹ ohun-ara ti o ni abawọn kii ṣe olugbe gidi. Awari wiwo ni atilẹyin ṣugbọn iṣeduro ti ibi pinnu.
Mẹrin daakọ awọn awoṣe
1) Ṣiṣayẹwo ṣiṣayẹwo aworan:
Rẹ ipa: image onínọmbà iwé. Daba bisesenlo Python kan fun kika sẹẹli ni awọn aworan maikirosikopu Fuluorisenti: ṣiṣe iṣaaju, ipin (Cellpose/StarDist), kika, abajade abajade. Ṣe alaye awọn aṣiṣe ti awoṣe le ṣe ni awọn agbegbe ipon / iṣupọ ati bii o ṣe le rii daju wọn pẹlu ọwọ.
2) Ayẹwo iṣakoso:
Mo n ṣe apẹrẹ igbelewọn ṣiṣeeṣe ti o da lori fluorescence. Ṣe atokọ gbogbo awọn idari ti o nilo: rere, odi, ofo, aibikita (autofluorescence). Ṣe alaye kini ayẹwo kọọkan yẹ ki o jẹ ati ṣayẹwo wo ni o yẹ ki o jẹ airotẹlẹ ati abajade yoo jẹ asan.
3) Eto itupalẹ cytometry ti nṣan:
Rẹ ipa: sisan cytometry Oluyanju. Mo ni a data ṣeto pẹlu 18 sile. Ṣe apejuwe idinku iwọn iwọn (UMAP) ati ṣiṣọn iṣupọ aladaaṣe. Sọ fun mi ni igbese nipa igbese pẹlu awọn asami ti MO le rii daju boya awọn iṣupọ Abajade jẹ olugbe gidi tabi ohun-ara.
4) Iṣe deede data awo iwe-aṣẹ:
Ni a 96-daraga awo absorbance ikore (òfo, boṣewa, awọn kanga ayẹwo). Kọ mi: (1) yiyọ kuro ni ofo, (2) ibamu ti tẹ boṣewa, (3) iṣakoso ipa eti, (4) awọn igbesẹ wiwa daradara ni Python. Ṣe alaye idi fun igbesẹ kọọkan.
Ailagbara kiakia / Alagbara kiakia
Ibere ailagbara:
Ṣe itupalẹ awọn aworan sẹẹli wọnyi ki o sọ fun mi iye awọn sẹẹli ti o wa.
Awoṣe naa n pese nọmba ti ko ni iṣakoso ati ti a ko le rii daju; hides ifinufindo aṣiṣe.
Ibere ti o lagbara:
Rẹ ipa: image onínọmbà iwé. Kọ iwe afọwọkọ Python kan ti o ṣe ipin ati kika awọn ekuro pẹlu Cellpose fun awọn aworan iparun DAPI ti o somọ. Iwe afọwọkọ naa tun ṣe ijabọ pinpin iwọn ohun ti a rii fun aworan kọọkan (kere ju = ariwo, ti o tobi ju = ifura ti awọn sẹẹli coalescent). Ṣafikun igbesẹ ijerisi kan: Samisi awọn aworan laileto 10 fun mi lati ṣayẹwo pẹlu ọwọ.
Iyatọ: iru kikun net, alabọde, ariwo / iṣakoso didapọ ati igbesẹ ijẹrisi afọwọṣe dandan.
Lab data orisi ati AI ipa
Iru data
ẹrọ
AI ilowosi
Ijẹrisi dandan
airi
maikirosikopu
Iyapa, kika
Iṣakoso ayẹwo Afowoyi
sisan cytometry
cytometer
Iṣakojọpọ, iworan
Àmi ìmúdájú
data awo iwe-ašẹ
oluka awo
Deede, tẹ
awọn kanga iṣakoso
akoko jara
wiwo ifiwe
Titele
iṣakoso orbital
Iyasọtọ
Oriṣiriṣi
Ifi aami
afọju awotẹlẹ
Fiseete ase ti awoṣe: ita ibi ti o ti ni ikẹkọ
Ailagbara inira julọ ti aworan ati awọn awoṣe ifihan jẹ iyipada agbegbe - ikuna ipalọlọ ti awoṣe nigbati o ba pade pẹlu data ti ipilẹṣẹ labẹ awọn ipo oriṣiriṣi ju data lori eyiti o ti kọ. Ti awoṣe kika sẹẹli ba ni ikẹkọ lori maikirosikopu kan pato, pẹlu abawọn kan pato, ni titobi kan pato; Awọn aworan ti o ya lori ẹrọ ti o yatọ pẹlu inki oriṣiriṣi le fun awọn abajade aṣiṣe lairotẹlẹ. Buru, awoṣe ko sọ fun ọ eyi - o ṣe agbejade igboya ṣugbọn iṣelọpọ ti ko pe. Nitorinaa, ṣaaju lilo awoṣe ita-selifu si data tirẹ, o ṣe pataki lati wiwọn iṣẹ ṣiṣe rẹ lori eto afọwọsi ti awọn ipo tirẹ. Ti awoṣe ko ba ṣajọpọ daradara, o ṣe atunṣe pẹlu data tirẹ tabi ṣe iwọn awọn aye rẹ si awọn aworan tirẹ.
Akiyesi: "Awoṣe yii funni ni deede 95% ninu atẹjade" ko tumọ si pe yoo fun ni deede 95% ninu data rẹ. Yiye ni atẹjade jẹ fun awọn ipo data ti ikede naa. Ma ṣe gba iṣẹ ti awoṣe eyikeyi laisi wiwọn ni awọn ipo tirẹ.
Awọn aṣiṣe ti o wọpọ
- Gbigba kika laifọwọyi laisi ijẹrisi afọwọṣe. Ifinufindo labẹ/lori kika gbogbo abajade.
- Bypassing awọn idari. Autofluorescence ati ami isale jẹ aṣiṣe fun ifihan gidi laisi iṣakoso.
- Awọn iṣupọ asise fun awọn olugbe gidi. UMAP / awọn iṣupọ jẹ ohun elo wiwo; gbọdọ wa ni wadi pẹlu àmi.
- Fojusi ipa eti. Awọn kanga ti o wa ni eti awo le lọ kiri nitori evaporation.
- Aṣiṣe aworan classification fun ayẹwo. Ayẹwo aisan jẹ nipasẹ ifọwọsi, afọju ati awọn ilana abojuto ti oye.
Ni soki
Awọn ohun elo yàrá ṣiṣẹ pẹlu iṣan omi ti wiwo ati data iwọn-giga; AI ṣe iyara ipin, kika, iṣupọ ati isọdọtun, idinku koko-ọrọ. Ṣugbọn gbogbo iṣelọpọ adaṣe jẹ ifọwọsi pẹlu ọwọ lori apẹẹrẹ, gbogbo wiwọn jẹ ifọwọsi pẹlu awọn idari ti o yẹ, ati gbogbo iṣupọ ni a timo pẹlu awọn asami ti a mọ. Aworan tabi ifihan agbara jẹ aṣoju fun isedale; Laisi awọn iṣakoso, ko si itupalẹ adaṣe jẹ igbẹkẹle ati ipinya ko rọpo ayẹwo ile-iwosan.
Ohun elo iṣẹ-ṣiṣe
Wa akojọpọ aworan sẹẹli ti o wa ni gbangba (fun apẹẹrẹ eto ayẹwo Cellpose kan). Jẹ ki AI kọ ipin kan ati kika iwe afọwọkọ pẹlu awoṣe “itọsọna to lagbara”. Ṣiṣe awọn iwe afọwọkọ (tabi ṣayẹwo imọran rẹ) ki o si ṣe afiwe abajade si oju ni awọn aworan diẹ: nibo ni awoṣe n ṣe awọn aṣiṣe? Lẹhinna, pẹlu awoṣe ayẹwo iṣakoso, ṣe atokọ gbogbo awọn idari ti o nilo fun idanwo tirẹ ki o kọ iru iṣakoso, laisi eyiti abajade yoo jẹ asan.
akojọ ayẹwo
- [] Mo ti fi ọwọ fọwọsi kika laifọwọyi / isọdi lori apẹẹrẹ kan.
- [] Mo ti ṣalaye gbogbo awọn idari pataki (rere, odi, òfo, ti a ko ya) ninu idanwo naa.
- [] Mo timo awọn iṣupọ pẹlu asami, Emi ko ka awọn olugbe taara.
- [] Mo ti ṣayẹwo awọn eti ipa ati outlier kanga ni data awo.
- [] Mo ṣe iwọn aṣiṣe eto (labẹ / overcounting) ti awoṣe ati ṣe atunṣe ti o ba jẹ dandan.
- [] Mo tumọ abajade isọdi bi ami lati jẹrisi, kii ṣe ayẹwo.