A Novel Methodology for Characterizing Cell Subpopulations in Automated Time-lapse Microscopy
Notice bibliographique
Résumé
Time-lapse imaging of cell colonies in microfluidic chambers provides time series of bioimages, i.e., biomovies. They show the behavior of cells over time under controlled conditions. One of the main remaining bottlenecks in this area of research is the analysis of experimental data and the extraction of cell growth characteristics, such as lineage information. The extraction of the cell line by human observers is time-consuming and error-prone. Previously proposed methods often fail because of their reliance on the accurate detection of a single cell, which is not possible for high density, high diversity of cell shapes and numbers, and high-resolution images with high noise. Our task is to characterize subpopulations in biomovies. In order to shift the analysis of the data from individual cell level to cellular groups with similar fluorescence or even subpopulations, we propose to represent the cells by two new abstractions: the particle and the patch. We use a three-step framework: preprocessing, particle tracking, and construction of the patch lineage. First, preprocessing improves the signal-to-noise ratio and spatially aligns the biomovie frames. Second, cell sampling is performed by assuming particles, which represent a part of a cell, cell or group of contiguous cells in space. Particle analysis includes the following: particle tracking, trajectory linking, filtering, and color information, respectively. Particle tracking consists of following the spatiotemporal position of a particle and gives rise to coherent particle trajectories over time. Typical tracking problems may occur (e.g., appearance or disappearance of cells, spurious artifacts). They are effectively processed using trajectory linking and filtering. Third, the construction of the patch lineage consists in joining particle trajectories that share common attributes (i.e., proximity and fluorescence intensity) and feature common ancestry. This step is based on patch finding, patching trajectory propagation, patch splitting, and patch merging. The main idea is to group together the trajectories of particles in order to gain spatial coherence. The final result of CYCASP is the complete graph of the patch lineage. Finally, the graph encodes the temporal and spatial coherence of the development of cellular colonies. We present results showing a computation time of less than 5 min for biomovies and simulated films. The method, presented here, allowed for the separation of colonies into subpopulations and allowed us to interpret the growth of colonies in a timely manner.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».