RIES

Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University

北海道大学
電子科学研究所

LAST UPDATE 2017/02/25

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    J.ニック・テーラー J. Nicholas TAYLOR
    特任助教 Specially Appointed Assistant Professor
  • 所属
    Professional Affiliation

    北海道大学電子科学研究所
    Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University

    データ数理研究分野
    Molecule & Life Nonlinear Sciences Lab.
  • 研究キーワード
    Research Keywords

    生物物理
    統計学
    情報理論
    データ工学
    Biophysics
    Statistics
    Information Theory
    Data Engineering
研究テーマ
Research Subject
生物物理実験解析への統計的かつ情報理論的アプローチ
Statistical and information theoretical approaches to the analysis of biophysical experiments

研究の背景 Background

Biophysical experiments, such as single-molecule spectroscopy and live-cell imaging, contain essential information about the processes that drive life. This information, however, is often buried underneath layers of experimental errors and instrumental noise. For accurate quantification and interpretation, new statistical methods must be developed to accurately and objectively analyze the data returned by these experiments.

単一分子分光法や生細胞イメージングといった生物物理実験は、生命の原動力を担う過程に関する必要不可欠な情報を提供する。しかしなが ら、この情報は付随する実験誤差ならびに装置ノイズに埋もれがちである。正確な定量化および解釈のためには、これらの実験から得られる データを正確かつ客観的に分析する新たな統計的な手法の展開が望まれている。

研究の目標 Outcome

Information-theoretical methods that extract states and energy landscapes from single-molecule time-series measurements have been tested on simulated data and successfully applied to experimental single-molecule data, revealing new information about biological systems. In this project, we aim at unsupervised differentiation of cellular components by the application of statistical and information-theoretical methods to Raman microscopic images of living cells.

一分子時系列実験から背後に存在する状態およびエネルギー地形を抽出する情報理論的手法は、計算機シミュレーションのデータで性能検査 されており、一分子実験データへの適用し、生命システムの新たな情報抽出にも成功している。本研究課題では、その統計的かつ情報理論的 な手法を生細胞の Raman 顕微鏡画像へ適用し、教師なし学習による細胞成分の分類を目指す。

研究図Research Figure

Fig.1. State identification in a simulated ensemble and along the time-series with the free energy landscape representation. Fig.2. Information-theoretical state identification from experimental single-molecule time-series. Fig.3. Differentiation of cellular components in Raman images with unsupervised methods.

文献 / Publications

J. Phys. Chem. Lett., 5, 3157 (2014). Sci. Rep. under revision (2015).

研究者HP