Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > q-bio > arXiv:2501.05490

帮助 | 高级搜索

定量生物学 > 亚细胞过程

arXiv:2501.05490 (q-bio)
[提交于 2025年1月9日 ]

标题: 可解释的深度学习揭示了多结构荧光成像:迈向显微镜中可信赖的人工智能的道路

标题: Interpretable deep learning illuminates multiple structures fluorescence imaging: a path toward trustworthy artificial intelligence in microscopy

Authors:Mingyang Chen, Luhong Jin, Xuwei Xuan, Defu Yang, Yun Cheng, Ju Zhang
摘要: 对多种亚细胞结构的活细胞成像对于理解亚细胞动态至关重要。 然而,传统的多色顺序荧光显微镜存在显著的成像延迟和有限的亚细胞结构单独标记数量,导致实时活细胞研究应用存在重大限制。 在此,我们提出了自适应可解释多结构网络(AEMS-Net),这是一种深度学习框架,能够从单张图像中同时预测两种亚细胞结构。 该模型通过集成注意力机制和亮度适应层来标准化染色强度并优先考虑关键图像特征。 利用Kolmogorov-Arnold表示定理,我们的模型将学习到的特征分解为可解释的一元函数,增强了复杂亚细胞形态的可解释性。 我们证明,AEMS-Net允许实时记录线粒体和微管之间的相互作用,只需传统顺序通道成像程序的一半。 值得注意的是,这种方法相比传统深度学习方法在成像质量上提高了30%以上,建立了一种新的长期、可解释的活细胞成像范式,提升了探索亚细胞动态的能力。
摘要: Live-cell imaging of multiple subcellular structures is essential for understanding subcellular dynamics. However, the conventional multi-color sequential fluorescence microscopy suffers from significant imaging delays and limited number of subcellular structure separate labeling, resulting in substantial limitations for real-time live-cell research applications. Here, we present the Adaptive Explainable Multi-Structure Network (AEMS-Net), a deep-learning framework that enables simultaneous prediction of two subcellular structures from a single image. The model normalizes staining intensity and prioritizes critical image features by integrating attention mechanisms and brightness adaptation layers. Leveraging the Kolmogorov-Arnold representation theorem, our model decomposes learned features into interpretable univariate functions, enhancing the explainability of complex subcellular morphologies. We demonstrate that AEMS-Net allows real-time recording of interactions between mitochondria and microtubules, requiring only half the conventional sequential-channel imaging procedures. Notably, this approach achieves over 30% improvement in imaging quality compared to traditional deep learning methods, establishing a new paradigm for long-term, interpretable live-cell imaging that advances the ability to explore subcellular dynamics.
主题: 亚细胞过程 (q-bio.SC) ; 人工智能 (cs.AI); 图像与视频处理 (eess.IV)
引用方式: arXiv:2501.05490 [q-bio.SC]
  (或者 arXiv:2501.05490v1 [q-bio.SC] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.05490
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Chen Mingyang [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 1 月 9 日 07:36:28 UTC (10,687 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
eess.IV
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-01
切换浏览方式为:
cs
cs.AI
eess
q-bio
q-bio.SC

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号