Novel EM based ML Kalman estimation framework for superresolution of stochastic three-states microtubule signal
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Recent research has found that abnormal functioning of Microtubules (MTs) could be linked to fatal diseases such as Alzheimer's. Hence, there is an imminent need to understand the implications of MTs for disease- diagnosis. However, studies of cellular processes like MTs are often constrained by physical limitations of their data acquisition systems such as optical microscopes and are vulnerable to either destruction of the specimen or the probe. In addition, study of MTs is challenged with non-uniform sampling of the MT dynamic instability phenomenon relative to its time-lapse observation of the cellular processes. Thus, the above caveats limit the overall period of time that the MT data can be collected, thereby causing limited data availability scenario. RESULTS: In this work, two novel superresolution frameworks based on Expectation Maximization (EM) based Maximum Likelihood (ML) estimation using Kalman filters (MLK) technique are proposed to address the issues of non-uniform sampling and limited data availability of MT signals. The proposed MLK methods optimizes prediction of missing observations in the MT signal through information extraction using correlation-based patch processing and principal component analysis -based mutual information. Experimental results prove that the proposed MLK-based superresolution methods outperformed nonlinear interpolation and compressed sensing methods. CONCLUSIONS: This work aims to address limited data availability and data/observation loss incurred due to non-uniform sampling of biological signals such as MTs. For this purpose, statistical modelling of stochastic MT signals using EM based ML driven Kalman estimation (MLK) is considered as a fundamental framework for prediction of missing MT observations. It was experimentally validated that the proposed superresolution methods provided superior overall performance, better MT signal estimation using fewer samples, high SNR, low errors, and better MT parameter estimation than other methods.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».