细胞边缘力测试分析系统

该细胞边缘力测试分析系统是一种可靠的数学方法，可以根据细胞的形状推断出细胞中的力。“推断”而不是“计算”，因为该技术不能确定力的实际值，而是确定一个边缘力与另一个边缘力的比率。正是这些比率决定了各种拔河场景如何进行，以及细胞在任何特定环境中的运动和重塑是正常还是异常。

分析表明，任何一个细胞中的张力都可以沿其周边从一个位置到另一个位置发生很大变化（图 2），并且单个种群（例如大细胞）中相邻细胞的张力可能会从一个位置发生很大变化细胞到下一个。这两项发现都是出乎意料的，并且对我们理解早期胚胎中存在的力具有影响 [1]。

图 2 – 此图像显示了图 1 中所示的许多细胞边缘的推断相对张力。蓝色边缘具有相对较低的张力，而红色边缘具有较高的张力。

 该细胞边缘力测试分析系统是一组力推理求解器和评估工具。它以细胞的分割图像作为输入，先构建每个细胞三联结处的细胞边缘张力的平衡方程——仅基于细胞边缘进入交界处的限制角度。求解这些方程会产生一组相对边缘张力；对比例必须根据其他数据确定。其次，如果还寻求细胞内压力，则为每个边缘编写拉普拉斯方程以关联其张力、曲率和压力差。他们的解决方案产生了一组表压，缩放比例由边缘张力决定。这些压力可以通过参考周围介质、开放性伤口或图像外部信息来抵消。可以使用图形显示工具以及条件数、奇异值分解、残差分析和标准误差等方程输出来评估从实验图像推断出的力的置信度。

       该细胞边缘力测试分析系统是一组力推理方程和评估工具，可根据几何形状计算细胞边缘的力。在这种方法中，图像中的细胞被分割，并且仅基于边缘张力和边缘接近每个结点的角度为每个三结点构建平衡方程。求解由此产生的张力方程组会产生一组相对边缘张力，其缩放比例必须根据图像外部的数据来确定。

该系统对图像中的细胞进行分割，并仅根据边缘张力和边缘接近每个结点的限角度为每个三结点构建平衡方程。由此产生的张力方程组通常是超定的。因此，即使由于长度短、清晰度差、图像清晰度或其他因素需要从分析中删除少量边缘，也可以获得解决方案。求解这些方程会产生一组相对边缘张力，其缩放比例必须根据图像外部的数据来确定。在细胞内压力也很重要的情况下，构建拉普拉斯方程以关联边缘张力、曲率和细胞压力差。该系统通常也是超定的，其解决方案会产生一组压力，其偏移量需要参考周围介质、开放性伤口或图像外部信息。我们表明，条件数、残差分析和标准误差可以提供有关推断的力和压力的置信度信息。将该细胞边缘力测试分析系统应用于几种活的和固定的生物组织，揭示了细胞群内相当大的力变异性、种群之间的显着差异以及沿异型边界的张力升高。

       该细胞边缘力测试分析系统处理平面 (2D) 数据，适合单层细胞图像。适用于共焦图像堆栈的 3D 版本正在准备中。图像应垂直于细胞表面拍摄。如果细胞不在平面内（倾斜超过大约 30 度），图像应该不会变形。该细胞边缘力测试分析系统依赖于能够清楚地看到边缘接近交叉点的角度。图像应清楚地显示细胞边缘并具有足够的分辨率以准确确定接近角。