Improving detection of gene expression in microscopy, using Artificial Intelligence techniques in order to investigate how food affects ageing in C El
Improving detection of gene expression in microscopy, using Artificial Intelligence techniques in order to investigate how food affects ageing in C El
批准号:
2187598
负责人:
金额:
$0.0万
依托单位:
依托单位国家:
英国
项目类别:
Studentship
财政年份:
2018
资助国家:
英国
项目状态:
已结题
起止时间:
2018 至 --
中文摘要
这个项目调查食物如何通过保守的神经内分泌因素影响衰老。在线虫和人类中,神经内分泌因子,如胰岛素样肽、生长因子和生物胺,在复杂的网络中相互调节,调节衰老、新陈代谢和其他生理输出。然而,这些网络中用于区分食物投入的信息处理机制尚不清楚。我们通过加强人工智能和机器学习的高通量线虫实验来解决这个问题。这些研究有两个关键限制:第一,神经元是用手识别的,这是非常劳动密集型的;第二,对高度标准化图像的需求意味着许多图像被丢弃。第一个问题提供了自动化细胞识别的机会,方法是将有监督的机器学习(例如随机森林分类器)应用于数万个带注释的图像堆栈;或者使用深度学习,以便算法可以选择要优化的参数。第二个问题是,有许多未注释的图像堆栈可以通过无监督的深度学习进行分析,并与已注释的子集进行交叉验证以检查性能。然后,我们将应用解码分析和机器学习来关联食物输入、基因表达的组合模式和衰老表型。利用这些结果,我们将根据新突变体对基因表达的影响来预测它们的寿命,并通过利用上面开发的高通量成像和自动图像分析来实验验证这些假设。因此,这项工作破译了神经系统中影响衰老和其他与健康相关的输出的食物感知基因网络。
英文摘要
This project investigates how food affects ageing via conserved neuroendocrine factors. In C. elegans and humans, neuroendocrine factors such as insulin-like peptides, growth factors, and biogenic amines regulate each other in complex networks to modulate ageing, metabolism, and other physiological outputs. However, the information processing mechanisms in these networks for discriminating food inputs are unclear. We address this question by enhancing high-throughput C. elegans experiments with artificial intelligence and machine learning.These studies have two key limitations: first, the neurons are identified by hand, which is very labour intensive; and second, the need for highly standardised images means many images are discarded. The first issue offers an opportunity to automate cell identification, either by applying supervised machine learning (e.g. random forest classifier) to tens of thousands of annotated image stacks; or by using deep learning so that the algorithm can select the parameters to optimise. The second issue means that there are many unannotated image stacks that can be analysed by unsupervised deep learning and cross-validated against the annotated subset to check performance.We will then apply decoding analysis and machine learning to relate food inputs, combinatorial patterns of gene expression, and ageing phenotypes. Using these results, we will predict the lifespans of novel mutants based on their effects on gene expression, and verify these hypotheses experimentally by exploiting high-throughput imaging and the automated image analysis developed above. This work thus decodes food-sensing gene networks in the nervous system that impact ageing and other health-related outputs.
期刊论文(1)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
DOI:
10.3389/fbinf.2021.740342
发表时间:
2021
期刊:
FRONTIERS IN BIOINFORMATICS
影响因子:
--
作者:
[Blundell, Benjamin, Sieben, Christian, Manley, Suliana, Rosten, Ed, Ch'ng, Queelim, Cox, Susan]
通讯作者:
Cox, Susan
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