修正含测量噪声的单分子轨迹中因时间序列样本量小导致的分子受限参数偏差

多项单分子研究旨在从实验观测中可靠地提取表征分子受限或瞬态动力学捕获的参数。单粒子追踪在膜扩散研究中的开创性工作 [Kusumi et al., Biophysical J., 1993] 利用了均方位移工具来提取扩散系数和其他量化受限程度的参数。最近，单粒子追踪社区更广泛地认识到通过似然技术系统处理多种噪声源（包括由随机光子计数引起的噪声）的实际效用。然而，由有限时间序列样本量引起的偏差尚未受到足够重视。减轻由有限采样引起的参数偏差对于任何旨在实现高精度的科学努力都至关重要，而且修正偏差通常也是构建最优参数估计的重要步骤。本文展示了如何在基础数据呈现布朗扩散且观测值带有不可忽略的实验噪声（例如由有限光子计数引起的噪声）的情况下，修正一种流行的受限模型的有限样本偏差。我们将 Tang 和 Chen [J. Econometrics, 2009] 的工作进行了扩展，以在存在测量噪声的情况下修正估计围栏半径（SPT 研究中常用于量化受限的参数）的偏差。研究表明，所提出的方法能够在仅需数百个离散采样观测值的情况下可靠地提取围栏半径，而在其他方法（包括 MSD 和贝叶斯技术）会遇到严重困难的情况下尤为有效。准确统计表征瞬态受限的能力暗示了量化复杂环境中受限和/或跳跃扩散的新技术。