极端事件决定种群增长率推断
统计力学
2025-01-16 v1 生物物理
种群与进化
其他统计学
摘要
最近发展出了将单细胞谱系统计信息映射到种群增长的 метод。由于种群增长选择指数稀有表型，这些方法本质上依赖于从有限数据中抽样获取的大偏差样本，引入系统性误差。对这些误差在有限数据背景下的全面理解仍然尚未实现。为填补这一差距，我们研究了不同模型下增长率估计的误差。我们表明，在常规偏差-方差分解框架下，偏差可分解为有限时间偏差和非线性平均偏差。我们展示，有限时间偏差在短时间内占主导地位，可通过拟合其单调行为来缓解；相比之下，在更长时间尺度上，非线性平均偏差成为主要误差来源，导致相位转变。这种转变可通过随机能量模型 (REM) 理解——这是一种无序系统的均场模型，其中少数谱系主导估计器。将这些方法应用于实验数据表明，纠正谱系基方法中的偏差可获得跨多种方法在长期增长率上的一致结果，并实现动态模型的逆向工程。该新框架提供了对增长率估计器的定量理解，阐明了它们在有限数据上可有效应用的条件，并引入了无模型方法以探讨生理学与细胞增长之间的联系。
引用
@article{arxiv.2501.08404,
title = {Extremal events dictate population growth rate inference},
author = {Trevor GrandPre and Ethan Levien and Ariel Amir},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.08404},
year = {2025}
}