【摘要】：復(fù)雜系統(tǒng)臨界信號的探測一直是研究的熱點(diǎn),近來有許多學(xué)者,將臨界信號運(yùn)用到復(fù)雜疾病系統(tǒng)中。在生物疾病數(shù)據(jù)的采集中經(jīng)常存在噪聲,會使得數(shù)據(jù)挖掘不準(zhǔn)確,此時一些用于挖掘臨界點(diǎn)信號的傳統(tǒng)方法失效。本文中采取基于個體特定網(wǎng)絡(luò)概率分布嵌入的方法分別研究三節(jié)點(diǎn)仿真生物系統(tǒng)、肝癌時序列數(shù)據(jù)和腦腫瘤時序列數(shù)據(jù),均檢測出突變的臨界信號。這一工作的理論基礎(chǔ)在于通過概率分布嵌入變換將原系統(tǒng)的樣本狀態(tài)的大噪聲數(shù)據(jù)變成樣本概率分布的小噪聲數(shù)據(jù),再建立個體特定網(wǎng)絡(luò)。發(fā)現(xiàn)可以很好的降低數(shù)據(jù)受到的噪聲干擾,并解決了樣本數(shù)據(jù)少的問題。然后基于動態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物來檢測臨界突變的信號,發(fā)現(xiàn)是有效的。論文基于個體特定網(wǎng)絡(luò)概率分布嵌入的方法,主要做了以下兩方面的工作:(1)首先敘述了臨界點(diǎn)的概念,通過CSD預(yù)測確定性系統(tǒng)臨界信號,介紹了利用動態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物檢測疾病系統(tǒng)臨界信號�；诰胤匠痰母拍�,進(jìn)一步說明概率分布嵌入法和個體特定網(wǎng)絡(luò)法,結(jié)合概率分布嵌入法和個體特定網(wǎng)絡(luò)法,提出了個體特定網(wǎng)絡(luò)概率分布嵌入動態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物綜合指標(biāo)。(2)將上面的方法運(yùn)用到三節(jié)點(diǎn)生物仿真系統(tǒng)、肝癌數(shù)據(jù)和腦腫瘤數(shù)據(jù),利用MATLAB軟件模擬隨時間變化趨勢折線圖,均成功檢測出了臨界信號。另外根據(jù)肝癌和腦腫瘤動態(tài)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志物利用STRING得到蛋白質(zhì)交互網(wǎng)絡(luò),用Cytoscape畫出全基因圓盤圖和標(biāo)志物的翻轉(zhuǎn)圖,發(fā)現(xiàn)與實驗結(jié)果一致。最后把得到肝癌和腦腫瘤的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)生物標(biāo)志物進(jìn)行KEGG富集分析和生存分析,找到一些信號通路以及發(fā)現(xiàn)其中有許多基因與癌癥的誘發(fā)和惡化有密切關(guān)系。
【圖文】：

2-1. 概率分布嵌入模型與個體特定網(wǎng)絡(luò)。(A) a 表示單變量系統(tǒng)在小噪聲下時，利SD 可以檢測預(yù)警信號。b 表示單變量系統(tǒng)在大噪聲下時，通過 CSD 無法檢測預(yù)警。c 表示通過矩展開，帶有大噪聲的觀測數(shù)據(jù)通過矩展開的方式轉(zhuǎn)變?yōu)楦呔S空間的聲分布數(shù)據(jù)，通過預(yù)測分布的動態(tài)行為，可以發(fā)現(xiàn) CSD 方法是有效的。d 表示可以的解釋為將原系統(tǒng)的大噪聲分解到升維的兩個矩平面，此時樣本 X 大噪聲動力系統(tǒng)成了小噪聲的矩樣本動力系統(tǒng)。(B)中表示當(dāng)加入測試樣本的時候的個體特定網(wǎng)絡(luò)，以通過擾動網(wǎng)絡(luò)和參考網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)系數(shù)差計算n P CC。.5 本章小結(jié)本章首先介紹臨界點(diǎn)的概念，然后從理論上分析了當(dāng)動力系統(tǒng)靠近分岔點(diǎn)時的三質(zhì)，即臨界慢化現(xiàn)象，當(dāng)系統(tǒng)受到小擾動時可以用 CSD 來預(yù)測臨界信號。一方面，，復(fù)雜疾病來說，很難通過表達(dá)數(shù)據(jù)來檢測疾病的狀態(tài)，介紹了動態(tài)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志物的概念

顯然很難通過圖上的信號預(yù)警出臨界信號。(b)對三節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)通過概率嵌入法，將其矩展開到 2 階時，此時升維后的系統(tǒng)隨參數(shù) 的變化結(jié)果，其中可以結(jié)點(diǎn) 1和 4在參數(shù) P = 0的位置有明顯的信號。(c)圖形表示個體特定網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志物綜標(biāo) I SCI在參數(shù) P = 0時明顯的增加，即通過個體特定網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)過概率分布嵌入，計合指標(biāo)可以很好的預(yù)警信號。26
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R735.7;R739.41;TN911.23

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