近日，我院袁玉峰研究員團(tuán)隊(duì)在在美國(guó)ACS旗下分析化學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Analytical chemistry》發(fā)表題為“Advanced Nosema bombycis Spore Identification: Single-Cell Raman Spectroscopy Combined with Self-Attention Mechanism-Guided Deep Learning”的研究論文。該成果以東莞理工學(xué)院為第一完成單位，袁玉峰研究員聯(lián)培碩士生薛夢(mèng)嬌為論文第一作者，袁教授與廣西科學(xué)院王桂文研究員、廣西師范大學(xué)黎遠(yuǎn)鵬副教授為論文共同通訊作者。

      近年來，家蠶微孢子蟲(Nosema bombycis, Nb)已被認(rèn)為是一種危險(xiǎn)的病原體，它可通過游離孢子迅速傳播導(dǎo)致感染。由微孢子蟲感染導(dǎo)致的微粒子病對(duì)家蠶業(yè)產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，每年都會(huì)給絲綢業(yè)和農(nóng)業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何在單細(xì)胞水平上準(zhǔn)確識(shí)別家蠶微孢子至關(guān)重要。在本文中，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新地提出了一種單細(xì)胞拉曼光譜結(jié)合自注意力機(jī)制介導(dǎo)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速地識(shí)別家蠶微孢子。在自注意力機(jī)制和數(shù)據(jù)擴(kuò)增技術(shù)的輔助下，自注意力機(jī)制介導(dǎo)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)家蠶孢子的平均預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率提高了將近 18%，從原來的 83.93 ± 4.88% 提高至 99.27 ± 0.25%。此外，研究團(tuán)隊(duì)還提出了一種名為阻擋單個(gè)拉曼波段的方法進(jìn)一步提取光譜分類特征。研究結(jié)果顯示，1658、1458、1127 和 849 cm^-1這4個(gè)拉曼峰位的差異，對(duì)99.27 ± 0.25% 的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率產(chǎn)生主要的貢獻(xiàn)。本研究建立的分析方法在家蠶微孢子蟲的早期診斷和微粒子病監(jiān)控等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.4c04817

（撰稿人：袁玉峰；一審：李艷霞；二審：張兆云；三審：胡耀華）