تحلیل توپولوژی شبکه های پیچیده زیستی: ارتقاء مفهوم مرکزیت گره با استفاده از معیارهای گوناگون

تفسیر نتایج شبکه های زیستی همیشه باید به مطالعه توپولوژیک گرهها بستگی داشته باشد، در حال حاضر هیچ اتفاق نظری در مورد نحوه استفاده از این معیارها وجود ندارد و اغلب تحلیل های شبکه همیشه به تفسیری پایه ای از تعداد محدودی از معیارها منجر می شود. شبکه ی زیستی به هر شبکه ای گفته می شود که برای سیستم های زیستی مورد استفاده قرار می گیرد. یک شبکه به سیستمی گفته می شود که شامل زیربخشهایی باشد که به یکدیگر در غالب یک کل، پیوند داشته باشند، مانند گونههای مختلف که در شبکه غذایی کل با یکدیگر در ارتباطند. برای درک کامل شبکههای زیستی، درک منسجم مفهوم مرکزیت گره ضروری است. بنابراین، برای 10 معیار گره ای معمولی در شبکه های زیستی، این مطالعه ابتدا کاربردهای فعلی، مزایا، معایب و همچنین کاربردهای بالقوه آنها را ارزیابی می کند. سپس، مروری بر مطالعات قبلی ارائه می شود و متناظرا پیشنهاداتی به منظور بهبود الگوریتم های توپولوژی زیستی ارائه میشود. در نهایت، توصیه های زیر در این مطالعه ارائه می شود: (1) ارزیابی جامع و دقیق مرکزیت گره، استفاده از معیارهای چندگانه، از جمله هم گره هدف و هم مجاورهای اطراف آن را ضروری میسازد، و میتوان از مولفه تراکم بیشینه همسایگی ، به عنوان مکمل سایر معیارهای مرکزیت گره استفاده کرد؛ (2) معیارهای مختلف مرکزیت را می توان برای شناسایی گرهها با عملکردهای مختلف به کار برد، که در این مطالعه به عنوان مجاورهای ماژولار، نقشهای پل زدن، و استعداد ترسیم شده اند. و (3) گروههای زیر از مرکزیت گره اغلب می توانند در مقابل یکدیگر درستی سنجی شوند، از جمله درجه و مولفه همسایگی بیشینه ، دوری، نزدیکی و شعاع، استرس و دربین بودن.

topology analysis of biological complex networks: improving the concept of node centrality using various criteria

the interpretation of the results of biological networks should always depend on the topological study of the nodes، currently there is no consensus on how to use these criteria، and most network analyzes always lead to a basic interpretation of a limited number of criteria. a biological network is any network that is used for biological systems. a network is a system that includes sub-parts that are connected to each other in the majority of a whole، such as different species that are related to each other in the food web of the whole. to fully understand biological networks، a coherent understanding of the concept of node centrality is essential. therefore، for 10 typical node metrics in biological networks، this study first evaluates their current applications، advantages، disadvantages، as well as their potential applications. then، an overview of previous studies is provided and correspondingly، suggestions are provided to improve biological topology algorithms. finally، the following recommendations are presented in this study: (1) a comprehensive and accurate evaluation of node centrality requires the use of multiple criteria، including both the target node and its surrounding neighbors، and it can be calculated from the maximum neighborhood density component، as used in addition to other criteria of node centrality; (2) different centrality measures can be used to identify nodes with different functions، which are depicted in this study as modular adjacencies، bridging roles، and aptitude. and (3) the following groups of node centrality can often be validated against each other، including degree and maximum neighborhood component، oddness، closeness and radius، stress، and betweenness.