申请/专利权人：内蒙古大学

申请日：2022-11-09

公开（公告）日：2024-02-02

公开（公告）号：CN115547412B

主分类号：G16B30/00

分类号：G16B30/00;G16B40/00;C12Q1/6869

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.02#授权;2023.01.20#实质审查的生效;2022.12.30#公开

摘要：本发明提供了一种基于Hopfield网络评估细胞分化潜能的方法及装置，该方法包括：对单细胞RNA测序数据预处理，确定待处理数据；基于待处理数据进行特征选择，确定目标数据；构建Hopfield网络，所述Hopfield网络在目标组节点处于第一稳定状态下构建得到，所述第一稳定状态为Hopfield网络在目标组节点下对称连接的稳定状态；将所述目标数据输入所述Hopfield网络，以通过Hopfield网络评估细胞分化潜能，并更新所述Hopfield网络。本发明实施例能够准确的评估细胞分化潜能。

主权项：1.一种基于Hopfield网络评估细胞分化潜能的方法，其特征在于，包括：对单细胞RNA测序数据预处理，确定待处理数据；基于待处理数据进行特征选择，确定目标数据，包括：基于待处理数据进行Z-score归一化处理，得到归一化数据；从所述归一化数据中筛选出预设比例的初筛数据；将所述初筛数据中的基因状态离散化，得到目标数据；构建Hopfield网络，所述Hopfield网络在目标组节点处于第一稳定状态下构建得到，所述第一稳定状态为Hopfield网络在目标组节点下对称连接的稳定状态，包括：获取初始Hopfield网络中的目标组节点，所述目标组节点是初筛数据中离散化后的基因；确定初始Hopfield网络第一稳定状态下的稳定点，所述稳定点为初始Hopfield网络中Hopfield能量的最小值对应的点；基于所述稳定点构建Hopfield网络；将所述目标数据输入所述Hopfield网络，以通过Hopfield网络评估细胞分化潜能，并更新所述Hopfield网络，包括：利用Hopfield网络对目标数据进行若干次状态转化，确认模拟细胞分化过程的能量变化情况；基于模拟细胞分化过程的能量变化情况，评估细胞分化潜能；利用Hopfield网络模拟细胞身份从初始状态A过渡到终末状态B的动力学过程，对目标数据进行100次状态转化，即从初始状态A过渡到终末状态B的过程被分解为100个步骤，如下所示： ；其中，代表每个细胞的初始状态A，代表每个细胞的终末状态B，而表示初始状态A贡献99%，终末状态B贡献1%，也就是说，99%的节点从初始状态A所对应的网络中随机选择，剩余的1%节点从终末状态B中选择以形成新网络；意味着从初始状态A的网络中随机选择1%的节点，其余99%的节点从终末状态B中选择以形成新网络，依此类推；若干次状态转化的公式为： ；利用网络更新参数更新Hopfield网络，使其达到第二稳定状态，所述第二稳定状态与第一稳定状态状态不同；i,j分别表示基因i和基因j；（gi,gj）为任意一组目标节点；E为能量函数；M为是由N个细胞中的高变异基因组成的基因集；由于在第一稳定状态下，Hopfield网络会收敛到稳定点，为此，在细胞分化过程中，细胞处于不断变化的状态，此时利用网络更新参数更新Hopfield网络，通过Hopfield网络的更新过程模拟细胞分化的过程，从而在第二稳定状态时，代表着细胞到了新的细胞状态；第一稳定状态为状态A，当基因i和基因j再次达到稳定状态时，为第二稳定状态，第二稳定状态为状态B；在状态A变化到状态B时，基因i和基因j使用不对称连接的方式，即，在不对称连接方式中采用不对称参数进行更新，如下所示： ；其中，表示基因i在状态B中的表达模式μ，表示基因j在状态A中的表达模式μ，p是表达模式的数量；在状态A变化到状态B时，始终存在一个核心调控因子，核心调控因子与不对称参数的关系式为： 。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 内蒙古大学 基于Hopfield网络评估细胞分化潜能的方法及装置

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