Computer-assisted beat-pattern analysis and the flagellar waveforms of bovine spermatozoa
Computer-assisted beat-pattern analysis and the flagellar waveforms of bovine spermatozoa
复制标题
计算机辅助搏动模式分析和牛精子鞭毛波形
DOI：
10.1098/rsos.200769
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发表时间：
2020
影响因子：
3.5
通讯作者：
Gaffney, Eamonn A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Walker, Benjamin J.;Phuyal, Shiva;Ishimoto, Kenta;Tung, Chih-Kuan;Gaffney, Eamonn A.
由于信息提取、处理和处理方面的障碍，计算机辅助精子分析系统通常没有详细考虑精子复杂的鞭毛波形，尽管它们在细胞运动中发挥着决定性作用。成像技术和数据处理的最新发展显着改进了波形数字化方法。在这里，我们使用这些改进来证明近乎完整的鞭毛捕获可以在数百个细胞的规模上实现，而且，进一步地，可以使用广泛使用的工具轻松地对鞭毛波形进行有意义的统计比较。代表高保真计算机辅助搏动模式分析的出现，我们展示了这种统计方法如何使用复杂的鞭毛搏动模式而不是粗略的汇总统计来区分样本。应用于整个样本的降维技术还揭示了节拍的定性不同组成部分，并且提出了一种用于生成代表性合成波形数据的新颖的数据驱动方法。
Obstructed by hurdles in information extraction, handling and processing, computer-assisted sperm analysis systems have typically not considered in detail the complex flagellar waveforms of spermatozoa, despite their defining role in cell motility. Recent developments in imaging techniques and data processing have produced significantly improved methods of waveform digitization. Here, we use these improvements to demonstrate that near-complete flagellar capture is realizable on the scale of hundreds of cells, and, further, that meaningful statistical comparisons of flagellar waveforms may be readily performed with widely available tools. Representing the advent of high-fidelity computer-assisted beat-pattern analysis, we show how such a statistical approach can distinguish between samples using complex flagellar beating patterns rather than crude summary statistics. Dimensionality-reduction techniques applied to entire samples also reveal qualitatively distinct components of the beat, and a novel data-driven methodology for the generation of representative synthetic waveform data is proposed.
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