时空转录组快照不再对齐：stMIND把表达漂移拆成局部与非局部，锁定蝾螈脑再生10–15天转折
核心概要
时空转录组测序是破坏性的，每个时间点测到的是互不对应的细胞快照，中间轨迹和跨尺度细胞间相互作用因此看不到。stMIND把每个细胞的表达漂移拆成细胞内在程序、半径内基于相对表达差与空间几何的局部图差分算子、以及半径外按质量加权的非局部平均场注意力，并让邻域随细胞迁移共同演化。在蝾螈端脑再生与斑马鱼胚胎发生基准上，它取得最高的基因表达预测精度、解剖一致性与空间连贯性；消融显示局部与非局部算子缺一不可，并据此定位到损伤后10–15天的再生转折窗口。
深度剖析
时间序列空间转录组现在可以从未对齐的切片快照中重建连续的基因表达与空间迁移轨迹，而不必依赖同一批细胞被纵向追踪。 此前的动态最优传输与流式生成模型能从时间序列单细胞数据推断连续轨迹，但它们的漂移参数化没有显式区分局部与非局部细胞间相互作用；面向空间数据的STORIES与stVCR虽引入空间几何，仍未把两种尺度分开。 在蝾螈端脑再生与斑马鱼胚胎发生两个时间序列空间转录组图谱上，短时程外推任务中stMIND在全部五种方法里取得最低的平均基因表达误差，蝾螈30 DPI与斑马鱼18 hpf两个端点均如此。
表达漂移被写成三项相加：只依赖细胞自身表达状态的网络项、半径内的局部项、半径外的非局部项，两个相互作用项作用在互不重叠且随迁移更新的细胞集合上。 非局部项沿用相互作用平均场神经随机微分方程的注意力机制，用远处细胞按质量加权的键值聚合，相当于对外部经验测度做积分算子；局部项聚合的是邻域细胞与焦点细胞的表达差，并用相对位移的空间编码调制注意力，因此邻域表达均一时响应为零。 训练目标把轨迹动能、联合表达–位置空间的最优传输与空间占据匹配耦合在一起，并加入端点正交惩罚，抑制内在漂移与两个相互作用漂移方向共线，使三项分解可辨识。
把局部与非局部算子分开，直接改变了对细胞微环境的还原能力，也让学习到的漂移场可以按尺度读出再生阶段的动力学重组。 在蝾螈预测基准的六路消融中，仅非局部与仅全局两种变体虽优于仅内在变体，但都未能达到完整模型的微环境保真度。 完整模型在30与60 DPI的微环境指标上均为五种含空间信息变体中最低，半径内Moran's I也高于仅全局变体，仅局部变体同样保持了较强的空间自相关。
启示与展望
已展示的范围是两个时间序列空间转录组图谱上的留出预测：蝾螈端脑再生用2、5、10、15、20 DPI拟合并在30与60 DPI评估，斑马鱼胚胎发生用3.3、5.25、10、12 hpf拟合并在18与24 hpf评估，指标为五个随机种子的均值与标准差。
长时程外推上stMIND的边际表达精度排第二，蝾螈60 DPI与斑马鱼24 hpf均落后于非空间的scIMF，原文将其解释为同时施加组织输运与空间组织约束带来的权衡。非局部注意力按小批量采样上下文细胞以降低开销，这种子采样可能漏掉有信息的长程上下文；斑马鱼18 hpf处stVCR的Moran's I高于stMIND，而24 hpf处stVCR未在计算时限内完成。再生转折的解读被明确表述为关于不同空间尺度细胞上下文如何参与细胞状态重组的可检验假设。