本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點。
下面的圖表引起了我在最近一篇《Quanta Magazine》文章中的注意。由 Lucy Reading-Ikkanda 為 Emily Singer 的 “預測感染代價的新方法” 繪製,它清晰直觀地展示了疾病抵抗力強和高風險個體在所謂的“疾病空間”中的路徑差異。
鳴謝:Lucy Reading-Ikkanda 為《Quanta Magazine》繪製(出自 Emily Singer 於 2016 年 8 月 30 日發表的 “預測感染代價的新方法”)。
《Quanta》雜誌中的圖表似乎是一個理想化的關聯散點圖。也許有點偏向概念藝術領域,因為我不確定我們看到的是否是根據軸刻度繪製的實際值。但這並不困擾我,因為該圖表的價值在於它能夠用視覺模型解釋概念,而不是表示特定的資料集。
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它深深紮根於其引用的研究工作,“透過繪製疾病空間來追蹤對感染的抵抗力”,作者是 Brenda Torres、Jose Henrique Oliveira 及其同事,於 2016 年 4 月 18 日發表在《PLOS Biology》上。斯坦福大學和休斯頓大學的研究人員追蹤了透過疾病空間的路徑,這些路徑由諸如紅細胞計數和瘧疾寄生蟲密度等變量表示。抵抗力強的個體形成小環,抵抗力弱的個體形成大環(感染時間更長,症狀更嚴重),並且更容易超出閾值,走向死亡。
瘧疾的週期性感染模式——以及某些相關變數的偏移性質(不同的免疫細胞濃度水平不會同時達到峰值或谷底)——使其成為使用此模型進行檢查的特別好的疾病,如原始論文所示(如下)。
原始標題:“圖 1. 疾病空間圖行為預測。
(A) 該圖想象了一張地圖,描繪了一個抵抗力強的感染個體可能在疾病空間中行進的路徑。宿主從舒適的位置開始,但隨著病原體負荷增加和健康狀況下降,它進入疾病狀態。一旦病原體負荷降低,宿主開始積極修復其健康,從而形成一個開放環路,其中路徑上的每個位置都是獨一無二的。(B) 對於一個系統中,兩個引數在一個週期內振盪,它們將在相空間中描繪出三種基本形狀。如果引數在時間上不相互重疊,它們將描繪出 L 形曲線(i, iv)。完全重疊產生一條線(ii, v),部分重疊產生一個環(iii, vi)。顏色漸變顯示每個引數的濃度增加。另請參見 S1 圖。”鳴謝:Torres BY, Oliveira JHM, Thomas Tate A, Rath P, Cumnock K 等。(2016) 透過繪製疾病空間來追蹤對感染的抵抗力。《PLoS Biology》14(4): e1002436. doi:10.1371/journal.pbio.1002436
事實上,對於感染瘧疾的個體來說,疾病空間中的路徑對於某些關鍵指標來說大致是圓形的,而不是隨著時間推移沿著直線來回擺動。
原始標題:“圖 2. 感染瘧疾小鼠的疾病空間圖。(A) 在藍色標記的時間軸上繪製了三隻小鼠的八個引數的平均值(每日測量並平均,持續 20 天)。單獨繪製的三隻小鼠的路徑顯示在 S2 圖中。用於定義 B 細胞、NK 細胞、粒細胞和網織紅細胞的轉錄標記分別是 Cd79b、Nkg7、Camp 和 Trim 10,它們以 log2 值報告。時間由曲線厚度的增加表示。(B,C) 代表性環狀引數對的相圖。請注意,軸已翻轉,以便所有圖表都從頂部開始,並且患病小鼠沿著相空間中的順時針路徑移動。該圖顯示了“舒適”(第 0-6 天,綠色)、“患病”(第 7-10 天,藍色)和“恢復”(第 11-15 天,黃色)區域。”鳴謝:Torres BY, Oliveira JHM, Thomas Tate A, Rath P, Cumnock K 等。(2016) 透過繪製疾病空間來追蹤對感染的抵抗力。《PLoS Biology》14(4): e1002436. doi:10.1371/journal.pbio.1002436
原始標題:“圖 4. 疾病空間扭曲的小鼠的疾病圖。(A) 感染瘧疾小鼠的拓撲網路圖,追蹤小鼠感染後最多 26 天。存活的小滑鼠記為藍色 (n = 3),而死亡的小滑鼠記為紅色 (n = 4);其他顏色顯示地圖中的重疊部分。(B-C) 顯示與 (A) 相同的疾病圖,但根據 (B) 時間或 (C) 網織紅細胞(亞鐵螯合酶)著色。寄生蟲密度與 RBC (D) 以及 Fech 與 RBC (E) 的引數的相圖,這些引數在垂死小鼠的環狀系統中發生偏差。請注意,軸已排列 (D-E),以便所有圖表都從左上角開始,並且患病小鼠沿著相空間中的順時針路徑移動。該圖顯示了“舒適”(第 0-6 天,綠色)、“患病”(第 7-10 天,藍色)和“恢復”(第 11-15 天,黃色)區域。未被存活小鼠路徑包圍的區域被塗成紅色,並揭示了垂死小鼠經過的危險空間。與倖存者使用的細線相比,垂死小鼠的路徑用粗線勾勒出來。(A-C) 的範圍和匯出圖表的引數列在 S8 表中。”鳴謝:Torres BY, Oliveira JHM, Thomas Tate A, Rath P, Cumnock K 等。(2016) 透過繪製疾病空間來追蹤對感染的抵抗力。《PLoS Biology》14(4): e1002436. doi:10.1371/journal.pbio.1002436
《Quanta》雜誌的圖表是一種理想化的形式,反映了原始研究論文的圖 2C 和圖 4E 中呈現的資訊,所有這些圖都繪製了紅細胞濃度與未成熟紅細胞(網織紅細胞)濃度的關係。結果;為非專業受眾提供了一個簡潔的總結圖。