Популярное

Музыка Кино и Анимация Автомобили Животные Спорт Путешествия Игры Юмор

Интересные видео

2025 Сериалы Трейлеры Новости Как сделать Видеоуроки Diy своими руками

Топ запросов

смотреть а4 schoolboy runaway турецкий сериал смотреть мультфильмы эдисон
dTub
Скачать

Dynamical system framework suggest first-order phase transition between morphology-based cell states

Автор: NSF-Simons NITMB

Загружено: 2025-11-18

Просмотров: 30

Описание:

Recorded on 11/04/2025
Watch the recording without ads at https://www.nitmb.org/cytoskeletal-ma...

Title: A dynamical systems framework applied to live cell imaging suggests a first-order phase transition between morphology-based cell states
Speaker: Susanne Rafelski
Abstract: Efforts to quantify a Waddington-like landscape from the perspective of dynamical systems have largely focused on describing cell states from the molecular perspective such as via gene regulatory networks. Here we, instead, use morphological data to quantify stable cell states. We take advantage of the ability of human induced pluripotent stem cell-derived endothelial-like cells (hiPSC-ECs) to undergo an inducible cell state transition as they change their alignment behavior (cell organization and migration) in relation to the direction of flow under low and high fluid shear stress (FSS),
respectively. We developed a segmentation-free unsupervised machine learning (ML) approach to extract features from the transmitted light images from timelapse videos of hiPSC-ECs expressing GFP-tagged VE-Cadherin under different FSS. We applied a dynamical systems framework to these features and constructed vector field representations of the cell state dynamics, from which we identified stable fixed points at varying levels of FSS. We found that the way these attractors change with FSS suggests a first-order phase transition. We validated biological interpretation of these
results by using the ML model to reconstruct representative images of the VE-Cadherin channel at these fixed points. By further comparison with more standard cell-centric approaches including segmentation-based individual cell trajectories and their metrics (eg., cell density and alignment), we found that cells take varied paths towards the fixed points. Our work acts as a proof-of-concept framework for quantifying the non-equilibrium driving forces of cell state switching and response to perturbation from
microscopy image-based data.

This talk was recorded as part of the 'Machine Learning of Cytoskeletal Machines (Cell Migration and Mitosis)' workshop at NITMB

Workshop Overview:
Traditional bottom-up physical-mathematical models have longstanding popularity and success in studying cytoskeleton and mechanochemical machines driving cell movements and division. These models brought and will continue to bring mechanistic insights into cell migration. However, such models are either too simple to embrace the complexity of the multiscale cell
processes or are hopelessly cumbersome and unwieldy to be used to nimbly test multiple hypotheses. Machine learning and AI approaches have demonstrated immense strength in identifying statistical patterns in cytoskeletal machines and in predicting cytoskeletal dynamics from microscopy data. However, these data-driven approaches largely neglect the laws of physics and chemistry needed to ground the discoveries in biological mechanisms. These complementary strengths and weaknesses between the traditional modeling and modern data-scientific approaches suggest a promising avenue forward: augmenting traditional models with data-scientific and AI methods for the sake of building more complex traditional models that can be directly connected with the enormous volumes of biological data of cytoskeletal machines.

This workshop will convene data scientists, experimental biologists, mathematical modelers and biophysicists using or interested in starting to use ML to study cytoskeletal dynamics, cell migration and mitosis. The goal is to foster an exchange of ideas between these research communities. The workshop is structured to help participants identify the most promising
opportunities for developing and using ML tools to answer biological questions. The program includes both overview and research talks, poster sessions and lightning talks by poster presenters, and will have ample time for participants to get to know each other, exchange ideas and foster collaborations.

NITMB Overview:
The NSF-Simons National Institute for Theory and Mathematics in Biology (NITMB) aims to integrate the disciplines of mathematics and biology in order to transform the practice of biological research and to inspire new mathematical discoveries. NITMB is a partnership between Northwestern University and the University of Chicago. It is funded by the National Science Foundation DMS-2235451 and the Simons Foundations MP-TMPS-00005320.

The mission of the NITMB is to create a nationwide collaborative research community that will generate new mathematical results and uncover the “rules of life” through theories, data-informed mathematical models, and computational and statistical tools.

Dynamical system framework suggest first-order phase transition between morphology-based cell states

Поделиться в:

Доступные форматы для скачивания:

Скачать видео mp4

  • Информация по загрузке:

Скачать аудио mp3

Похожие видео

Mechanical Information Processing in Adherent Cells | Margaret Gardel

Mechanical Information Processing in Adherent Cells | Margaret Gardel

Studying Multicellular Living Systems with Graph Neural Networks | Ming Guo

Studying Multicellular Living Systems with Graph Neural Networks | Ming Guo

Decoding behavioral algorithms in single cells | Ben Larson

Decoding behavioral algorithms in single cells | Ben Larson

High resolution imaging of Spindle Structure in mitosis: From Plastic to Cryo | Stefanie Redemann

High resolution imaging of Spindle Structure in mitosis: From Plastic to Cryo | Stefanie Redemann

Как повторить любой кадр из кино: Лекция Олега Хорошавина

Как повторить любой кадр из кино: Лекция Олега Хорошавина

Гены взаимодействуют посредством скручивания: история суперспирализации ДНК

Гены взаимодействуют посредством скручивания: история суперспирализации ДНК

ДНК создал Бог? Самые свежие научные данные о строении. Как работает информация для жизни организмов

ДНК создал Бог? Самые свежие научные данные о строении. Как работает информация для жизни организмов

Теренс Тао о том, как Григорий Перельман решил гипотезу Пуанкаре | Лекс Фридман

Теренс Тао о том, как Григорий Перельман решил гипотезу Пуанкаре | Лекс Фридман

Ученые переписали историю одомашнивания кошачьих

Ученые переписали историю одомашнивания кошачьих

LLM и GPT - как работают большие языковые модели? Визуальное введение в трансформеры

LLM и GPT - как работают большие языковые модели? Визуальное введение в трансформеры

МФТИ — как учат ГЕНИЕВ? Полнометражный фильм

МФТИ — как учат ГЕНИЕВ? Полнометражный фильм

Beyond motility and migration: Cell shape and cytoskeleton as regulators of signals

Beyond motility and migration: Cell shape and cytoskeleton as regulators of signals

ИИ DeepMind и научное открытие - документальный фильм Игры Разума 2025 или Почему ИИ захватывает мир

ИИ DeepMind и научное открытие - документальный фильм Игры Разума 2025 или Почему ИИ захватывает мир

Что я думаю про будущее разработки в эпоху ИИ

Что я думаю про будущее разработки в эпоху ИИ

Ongoing efforts to connect molecular and cellular scale behaviors in microtubule self-organization

Ongoing efforts to connect molecular and cellular scale behaviors in microtubule self-organization

🧪🧪🧪🧪Как увидеть гиперпространство (4-е измерение)

🧪🧪🧪🧪Как увидеть гиперпространство (4-е измерение)

Learning the dynamics and interaction of migrating cells | Chase Broedersz

Learning the dynamics and interaction of migrating cells | Chase Broedersz

КОЗЫРЕВ - астрофизик ДОКАЗАЛ, что ВРЕМЯ это ЭНЕРГИЯ: дважды СИДЕЛ, приговорён к РАССТРЕЛУ

КОЗЫРЕВ - астрофизик ДОКАЗАЛ, что ВРЕМЯ это ЭНЕРГИЯ: дважды СИДЕЛ, приговорён к РАССТРЕЛУ

АУТИЗМ и ДЕМЕНЦИЯ: Шокирующая связь! Невролог раскрывает, как вылечить неизлечимое | На здоровье!

АУТИЗМ и ДЕМЕНЦИЯ: Шокирующая связь! Невролог раскрывает, как вылечить неизлечимое | На здоровье!

Как этот прорыв в области перовскита может навсегда изменить солнечную энергетику

Как этот прорыв в области перовскита может навсегда изменить солнечную энергетику

© 2025 dtub. Все права защищены.



  • Контакты
  • О нас
  • Политика конфиденциальности



Контакты для правообладателей: [email protected]