健康轨迹图

关联散点图突显了疾病抵抗力强和高风险患者之间的差异

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。


下面的图表引起了我在最近一篇《Quanta Magazine》文章中的注意。由 Lucy Reading-Ikkanda 为 Emily Singer 的 “预测感染代价的新方法” 绘制,它清晰直观地展示了疾病抵抗力强和高风险个体在所谓的“疾病空间”中的路径差异。

鸣谢:Lucy Reading-Ikkanda 为《Quanta Magazine》绘制(出自 Emily Singer 于 2016 年 8 月 30 日发表的 “预测感染代价的新方法”)。

《Quanta》杂志中的图表似乎是一个理想化的关联散点图。也许有点偏向概念艺术领域,因为我不确定我们看到的是否是根据轴刻度绘制的实际值。但这并不困扰我,因为该图表的价值在于它能够用视觉模型解释概念,而不是表示特定的数据集。


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它深深扎根于其引用的研究工作,“通过绘制疾病空间来追踪对感染的抵抗力”,作者是 Brenda Torres、Jose Henrique Oliveira 及其同事,于 2016 年 4 月 18 日发表在《PLOS Biology》上。斯坦福大学和休斯顿大学的研究人员追踪了通过疾病空间的路径,这些路径由诸如红细胞计数和疟疾寄生虫密度等变量表示。抵抗力强的个体形成小环,抵抗力弱的个体形成大环(感染时间更长,症状更严重),并且更容易超出阈值,走向死亡。

疟疾的周期性感染模式——以及某些相关变量的偏移性质(不同的免疫细胞浓度水平不会同时达到峰值或谷底)——使其成为使用此模型进行检查的特别好的疾病,如原始论文所示(如下)。

原始标题:“图 1. 疾病空间图行为预测。
(A) 该图想象了一张地图,描绘了一个抵抗力强的感染个体可能在疾病空间中行进的路径。宿主从舒适的位置开始,但随着病原体负荷增加和健康状况下降,它进入疾病状态。一旦病原体负荷降低,宿主开始积极修复其健康,从而形成一个开放环路,其中路径上的每个位置都是独一无二的。(B) 对于一个系统中,两个参数在一个周期内振荡,它们将在相空间中描绘出三种基本形状。如果参数在时间上不相互重叠,它们将描绘出 L 形曲线(i, iv)。完全重叠产生一条线(ii, v),部分重叠产生一个环(iii, vi)。颜色渐变显示每个参数的浓度增加。另请参见 S1 图。”鸣谢:Torres BY, Oliveira JHM, Thomas Tate A, Rath P, Cumnock K 等。(2016) 通过绘制疾病空间来追踪对感染的抵抗力。《PLoS Biology》14(4): e1002436. doi:10.1371/journal.pbio.1002436

事实上,对于感染疟疾的个体来说,疾病空间中的路径对于某些关键指标来说大致是圆形的,而不是随着时间推移沿着直线来回摆动。

原始标题:“图 2. 感染疟疾小鼠的疾病空间图。(A) 在蓝色标记的时间轴上绘制了三只小鼠的八个参数的平均值(每日测量并平均,持续 20 天)。单独绘制的三只小鼠的路径显示在 S2 图中。用于定义 B 细胞、NK 细胞、粒细胞和网织红细胞的转录标记分别是 Cd79b、Nkg7、Camp 和 Trim 10,它们以 log2 值报告。时间由曲线厚度的增加表示。(B,C) 代表性环状参数对的相图。请注意,轴已翻转,以便所有图表都从顶部开始,并且患病小鼠沿着相空间中的顺时针路径移动。该图显示了“舒适”(第 0-6 天,绿色)、“患病”(第 7-10 天,蓝色)和“恢复”(第 11-15 天,黄色)区域。”鸣谢:Torres BY, Oliveira JHM, Thomas Tate A, Rath P, Cumnock K 等。(2016) 通过绘制疾病空间来追踪对感染的抵抗力。《PLoS Biology》14(4): e1002436. doi:10.1371/journal.pbio.1002436

原始标题:“图 4. 疾病空间扭曲的小鼠的疾病图。(A) 感染疟疾小鼠的拓扑网络图,追踪小鼠感染后最多 26 天。存活的小鼠标记为蓝色 (n = 3),而死亡的小鼠标记为红色 (n = 4);其他颜色显示地图中的重叠部分。(B-C) 显示与 (A) 相同的疾病图,但根据 (B) 时间或 (C) 网织红细胞(亚铁螯合酶)着色。寄生虫密度与 RBC (D) 以及 Fech 与 RBC (E) 的参数的相图,这些参数在垂死小鼠的环状系统中发生偏差。请注意,轴已排列 (D-E),以便所有图表都从左上角开始,并且患病小鼠沿着相空间中的顺时针路径移动。该图显示了“舒适”(第 0-6 天,绿色)、“患病”(第 7-10 天,蓝色)和“恢复”(第 11-15 天,黄色)区域。未被存活小鼠路径包围的区域被涂成红色,并揭示了垂死小鼠经过的危险空间。与幸存者使用的细线相比,垂死小鼠的路径用粗线勾勒出来。(A-C) 的范围和导出图表的参数列在 S8 表中。”鸣谢:Torres BY, Oliveira JHM, Thomas Tate A, Rath P, Cumnock K 等。(2016) 通过绘制疾病空间来追踪对感染的抵抗力。《PLoS Biology》14(4): e1002436. doi:10.1371/journal.pbio.1002436

《Quanta》杂志的图表是一种理想化的形式,反映了原始研究论文的图 2C 和图 4E 中呈现的信息,所有这些图都绘制了红细胞浓度与未成熟红细胞(网织红细胞)浓度的关系。结果;为非专业受众提供了一个简洁的总结图。

Jen Christiansen 是《Building Science Graphics: An Illustrated Guide to Communicating Science through Diagrams and Visualizations》(CRC Press 出版)一书的作者,《大众科学》的高级图形编辑,她在那里艺术指导和制作插图说明图和数据可视化。1996 年,她在纽约市的《大众科学》开始了她的出版生涯。随后,她搬到华盛顿特区,加入《国家地理》杂志社(最初是助理艺术总监-研究员的混合角色,然后是设计师),做了四年自由科学传播者,并于 2007 年回到《大众科学》。Christiansen 演讲和写作的主题范围广泛,从调和她对艺术和科学的热爱,到她探索更多关于 Joy Division 乐队专辑《Unknown Pleasures》封面上脉冲星图的知识。她拥有加州大学圣克鲁兹分校的科学传播研究生证书,以及史密斯学院的地质学和工作室艺术学士学位。在 Bluesky 上关注 Christiansen @jenchristiansen.com

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