RUI: Computational algebraic geometry and combinatorial algorithms for neuroscience and biological networks
RUI:神经科学和生物网络的计算代数几何和组合算法
基本信息
- 批准号:1620109
- 负责人:
- 金额:$ 13.35万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2016
- 资助国家:美国
- 起止时间:2016-09-01 至 2019-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This project is focused on applications of computational mathematics to problems arising in neuroscience and systems biology. Beyond utilizing currently available methods in creative ways, the main aim is to develop new computational methods to meet the needs of specific biological applications, particularly in systems biology and neuroscience. In systems biology, the goal is to understand complicated biological processes by studying interactions in a network setting rather than in isolation. While in neuroscience, the goal is to better understand neural connections in the brain, and how the brain interacts with it's external environment. On the systems biology side, the work in the proposed project will help make sense of two types of networks: biochemical reaction networks, deterministic models for molecular interactions, and protein-protein interaction networks, relational data collected, confirmed, and refined over the past decade. On the neuroscience side, the focus will be on neuronal networks, schematics that record connections between neurons, and combinatorial neural codes, a form of discretized cell firing data.The techniques employed will come from combinatorics and computational algebraic geometry, two subfields with applications in an array of fields including statistics, physics, engineering, and biology. The proposal has three main research components. First, techniques and theory from computational algebraic geometry, such as toric ideals and Groebner bases, will be used to understand and visualize neuroscience data. Second, new algorithms for sampling random graphs with fixed properties will be developed for testing statistical hypotheses about protein-protein interaction and neuronal networks. Third, new algorithms for computing elimination ideals will be developed with the goal of applying these new methods to model selection in biochemical reaction network theory.
该项目的重点是计算数学在神经科学和系统生物学中产生的问题上的应用。 除了利用当前可用的方法以创造性的方式利用当前可用的方法之外,主要目的是开发新的计算方法来满足特定生物学应用的需求,尤其是在系统生物学和神经科学方面。 在系统生物学中,目标是通过研究网络环境中的相互作用而不是隔离来了解复杂的生物学过程。在神经科学方面,目标是更好地了解大脑中的神经联系,以及大脑如何与外部环境相互作用。 在系统生物学方面,提出的项目中的工作将有助于构成两种类型的网络:生化反应网络,分子相互作用的确定性模型以及蛋白质 - 蛋白质相互作用网络,在过去的十年中收集,确认和完善的关系数据。在神经科学方面,重点将放在神经元网络上,记录神经元之间连接的示意图和组合神经代码,一种离散的细胞发射数据的一种形式。所采用的技术将来自组合术和计算代数几何形状,包括两个子领域,具有两个领域,包括统计学,物理学,工具,工具和工具。 该提案有三个主要的研究组成部分。首先,从计算代数几何形状(例如感谢您的理想和groebner基础)中的技术和理论将用于理解和可视化神经科学数据。 其次,将开发用于采样随机图的新算法,以测试有关蛋白质 - 蛋白质相互作用和神经元网络的统计假设。 第三,将开发用于计算消除理想的新算法,目的是将这些新方法应用于生化反应网络理论中的模型。
项目成果
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