Динамическое представление графов для обучения на основе данных в стадировании болезни Хантингтона: оценка по сравнению с существующими методами эмбеддинга и моделями пространственного состояния

Бенчмаркинг является необходимым для оценки возможностей больших языковых моделей (БЯМ). Однако существующие мультидисциплинарные бенчмарки не имеют специализированных ресурсов для традиционной китайской оперы, области, насыщенной культурной и визуальной сложностью. Для устранения этого пробела мы представляем TCO-Dataset, двуязычный мультидисциплинарный датасет, предназначенный для оценки способности БЯМ интерпретировать и делать выводы на основе изображений китайской оперы. Датасет содержит 1000 вопросов с множественным выбором, paired with высококачественными изображениями из восьми основных жанров оперы. Каждый образец включает тщательно отобранное изображение, соответствующий вопрос, сосредоточенный на культурном и визуальном понимании, и аннотированный ответ для оценки. Датасет поддерживает как китайский, так и английский языки, что позволяет проводить оценку моделей в разных языках. Все элементы были проверены через несколько раундов экспертной валидации для обеспечения согласованности и точности. TCO-Dataset поддерживает разнообразные приложения, включая визуально-культурное рассуждение на основе неподвижных изображений, сохранение культурного наследия и развитие ИИ в специфических областях. Начальные оценки показывают значительные вариации в производительности разных моделей, подчеркивая сложность и ценность датасета для продвижения мультидисциплинарного понимания.

Цель данного исследования заключалась в разработке и внешней валидации модели прогнозирования риска острого повреждения почек (ОПП) на 48 часов в реальном времени для критически больных пациентов с использованием модели глубокого обучения двойного канала (DC-AKI). Модель была разработана на основе электронных медицинских записей 28,099 пациентов в медицинском центре Beth Israel Deaconess и внешне валидирована на двух независимых когорт, состоящих из 3,108 пациентов из базы данных eICU и 2,808 пациентов из больницы народного госпиталя провинции Чжэцзян. Тридцать одна изменяющаяся во времени характеристика обновлялась каждые 6 часов. Архитектура модели DC-AKI интегрировала сети BiGRU, свёрточные слои и механизмы внимания для захвата мультишкалярных временных зависимостей. Модель достигла значений площади под кривой операционных характеристик (AUC) 0,720 (95% ДИ, 0,714-0,728) при внутренней валидации и 0,577 (95% ДИ, 0,570-0,583) и 0,798 (95% ДИ, 0,795-0,799) в двух внешних когорт. Анализ интерпретируемости SHAP выявил ключевые клинические предикторы и индивидуальные траектории риска. В заключение, DC-AKI продемонстрировала хорошую предсказательную способность в развивающей когортной популяции и на одном сайте внешней валидации, хотя производительность существенно варьировала в зависимости от учреждений. Необходимо дальнейшая валидация и локальная калибровка для поддержки её клинического применения.

Дисфункция пероксисом приводит к широкому спектру многосистемных заболеваний, однако механистическое понимание и терапевтические опции остаются ограниченными, что создает серьезные трудности для клинического управления. Стратегии вычислительного моделирования на основе сетей поддерживают генерирование гипотез, открытие биомаркеров и перераспределение лекарств, но их использование ограничено неполным охватом человеческого интерактома — особенно нехваткой достоверных данных о взаимодействиях белков (PPI) для пероксисомальных белков. Мы представляем первую всестороннюю карту пероксисомального интерактома, сгенерированную с использованием автоматизированной стратегии биолюминесцентного резонансного энергообмена, направляемой информатикой. Мы проанализировали PPI для 92 пероксисомальных белков и шести изоформ, подтвердив 68% известных взаимодействий и идентифицировав 333 новые. Интеграция с кураторскими PPI привела к расширенному пероксисомальному интерактому, обогащенному мишенями для лекарств и белками, связанными с заболеваниями. Подсеть, связанная с заболеваниями, позволила приоритизировать кандидатов для перераспределения лекарств. Производные от трансприптомных данных тканеспецифические варианты расширенного пероксисомального интерактома раскрыли различные функциональные подсистемы в девяти тканях. Анализ генетической онтологии 1,272 непероксисомальных интеракторов предположил пути, способствующие тканевой уязвимости. Наш подход предоставляет системный уровень для механистической информации о пероксисомальных заболеваниях, определения мишеней для лечения и применения к другим органеллам.

Болезнь Альцгеймера (БА) — это дегенеративное неврологическое заболевание, характеризующееся потерей памяти, ухудшением когнитивных функций и уменьшением объема мозговой ткани. Обнаружить его на ранней стадии сложно из-за вариаций в прогрессировании заболевания и ограниченных возможностей методов нейровизуализации с единственной модальностью. Диагностика болезни Альцгеймера на основе магнитно-резонансной томографии (МРТ) предоставляет дополнительные структурные и функциональные данные, однако существующие методы глубокого обучения часто сталкиваются с проблемами несбалансированности данных, высокой вычислительной сложности и ограниченной обобщаемостью. Для устранения этих пробелов разработана структура извлечения признаков из МРТ на основе EfficientNet для классификации стадий болезни Альцгеймера. EfficientNet, оснащенный комбинированным масштабированием, слоями с разделением по глубине и компонентами сжатием и возбуждением, позволяет точно охарактеризовать корковые структуры и вариации во всем мозге, сохраняя при этом вычислительную эффективность. Извлеченные признаки классифицируются с помощью сети свёрточной многомасштабной внимательной сети на основе сжатия (C-MSACCN), которая объединяет механизмы внимания и стратегии сжатия для повышения точности и снижения сложности модели. Более того, улучшенный оптимизатор соседей клеток (ICNO) тонко настраивает гиперпараметры, находя баланс между исследованием и эксплуатацией для оптимального сходимости и устойчивости. С точностью 99,9%, точностью, полнотой и F1-мерой на наборах данных модель превосходит предыдущие работы. Валидация подтверждает согласованность, а методы визуализации выделяют области, связанные с заболеванием, для предоставления клинической информации.

Поэзия конденсирует язык в минимальные формы, вызывая эмоции, визуальные образы и эстетические суждения, однако нейронная основа таких оценок остается плохо изученной. Мы исследовали, как мозг оценивает две структурно сопоставленные, но тематически разные поэтические формы: хайку на тему природы и сенрю на тему эмоций. Участники читали стихи и оценивали их по пяти критериям - эстетическая привлекательность, яркость образов, эмоциональная вовлеченность, оригинальность и креативность - в то время как записывалась ЭЭГ. Используя многоклассовые модели градиентного бустинга с SHapley Additive exPlanations, мы предсказали оценочные рейтинги на основе осцилляторных нейронных характеристик в разных временных окнах и областях скальпа. Модели показали лучшие результаты по сравнению с линейными базовыми моделями и имели ограниченную обобщаемость между темами, указывая на контентно-специфическое нейронное кодирование. Обнаружились различия в процессах обработки: сенрю продемонстрировала более сильные вкладки в бета-диапазон, в то время как хайку задействовало более распределенные многочастотные динамики. Временные профили также различались, при этом хайку показывало устойчивое вовлечение на этапах чтения и размышления, а сенрю демонстрировала более раннюю оценку во время чтения. Предшествующая нейронная активность способствовала предсказанию последующих оценок, что предполагает роль предвосхищающего состояния мозга в эстетической оценке. По всем стихотворениям оценочные измерения сходились на доминирующей общей оси, которая надежно предсказывалась на основе нейронных характеристик. В совокупности эти результаты указывают на то, что эстетическая оценка поэзии отражает взаимодействие между предвосхищающими нейронными состояниями, контентно-специфической осцилляторной динамикой и процессами, специфичными для измерений, организованными вокруг общей оценочной оси. Эта работа устанавливает поэзию как удобную модельную систему для изучения того, как мозг конструирует смысл и ценность из минимального языкового ввода.

Живые организмы полагаются на молекулярные сети, такие как генетические цепи и сигнальные пути, для обработки информации и надежного принятия решений в переполненных и шумных средах. Последние достижения показывают, что взаимодействующие биомолекулы самоорганизуются посредством фазовых переходов в сосуществующие пространственные компартменты, называемые конденсатами, зачастую на клеточных поверхностях, таких как хроматин и мембраны. В данной работе мы демонстрируем, что многокомпонентные жидкости могут быть спроектированы для рекрутинга различных конденсатов на поверхности с различными составами, выполняя форму классификации поверхности посредством конденсации. Мы проводим аналогию с многомерной классификацией в машинном обучении и исследуем, как скрытые виды, аналогичные скрытым узлам, расширяют выразительность и емкость этих взаимодействующих ансамблей для облегчения сложных границ решений. Простое изменение уровней отдельных видов позволяет повторно запрограммировать тот же молекулярный репертуар для решения новых задач. Наши выводы показывают, что физические процессы, лежащие в основе биомолекулярных конденсатов, могут кодировать и управлять адаптивной обработкой информации, выходя за рамки компартментализации.