The inception of spatial transcriptomics has allowed improved comprehension of tissue architectures and the disentanglement of complex underlying biological, physiological, and pathological processes through their positional contexts. Recently, these contexts, and by extension the field, have seen much promise and elucidation with the application of graph learning approaches. In particular, neural operators have risen in regards to learning the mapping between infinite-dimensional function spaces. With basic to deep neural network architectures being data-driven, i.e. dependent on quality data for prediction, neural operators provide robustness by offering generalization among different resolutions despite low quality data. Graph neural operators are a variant that utilize graph networks to learn this mapping between function spaces. The aim of this research is to identify robust machine learning architectures that integrate spatial information to predict tissue types. Under this notion, we propose a study incorporating various graph neural network approaches to validate the efficacy of applying neural operators towards prediction of brain regions in mouse brain tissue samples as a proof of concept towards our purpose. We were able to achieve an F1 score of nearly 72% for the graph neural operator approach which outperformed all baseline and other graph network approaches.


翻译:空间光学学学的开始使得人们能够更好地了解组织结构,并通过其定位环境对复杂的生物、生理和病理基础过程进行分解。最近,这些背景,以及推而广而广之,在应用图形学习方法方面,已经看到了很多希望和解释。特别是,神经操作者在学习无限维功能空间之间的绘图方面有所进步。由于深神经网络结构的基础是数据驱动的,即依赖高质量的预测数据,神经操作者通过在各种分辨率之间提供概括性而提供了强健性,尽管数据质量低。图表神经操作者是利用图形网络学习功能空间之间这种绘图的变异体。这一研究的目的是确定强大的机器学习结构,将空间信息整合到组织类型的预测中。在这个概念下,我们提议进行一项研究,结合各种图形神经网络方法,以验证应用神经操作者预测鼠脑组织样本中的脑区域的有效性,以此证明我们的目的。我们得以在图形神经操作者方法上取得近72%的F1分,该方法超越了所有基线和其他图形网络方法。

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