生物信号网络中的噪声滤波与预测
分子网络
2019-02-27 v1 生物物理
摘要
生物信号回路中的信息传输常被用噪声滤波器作比喻来描述。细胞系统需要关于其环境条件的准确、实时数据，但传播、放大和处理信号的生化反应网络是在该数据的含噪表示下工作的。生物学必须实现不仅能够滤波噪声，而且能够基于因化学信号有限速度而延迟的信息来预测环境当前状态的策略。生化噪声滤波器的概念实际上不仅仅是一个比喻：我们描述了近期的工作，这些工作在细胞回路中的信号保真度与始于 Wiener、Kolmogorov、Shannon 和 Bode 的经典最优噪声滤波与预测理论之间建立了明确的数学联系。这一理论框架提供了一个多功能工具，使我们能够导出环境信号与系统构建的实时估计之间最大互信息的解析界。它帮助我们理解生物网络的结构及其组件的响应时间如何影响该估计的准确性。该理论还提供了关于进化如何调节酶动力学参数和种群以优化信息传递的见解。
引用
@article{arxiv.1610.00820,
title = {Noise Filtering and Prediction in Biological Signaling Networks},
author = {David Hathcock and James Sheehy and Casey Weisenberger and Efe Ilker and Michael Hinczewski},
journal= {arXiv preprint arXiv:1610.00820},
year = {2019}
}
备注
15 pages, 6 figures