Solveig Plomer aus der Statistikgruppe von Gaby Schneider (Goethe-Universität) verteidigte am Jahresende 2024 ihre Dissertation. Im Rahmen des LOEWE-Schwerpunkts CMMS - Multiscale Modelling in Life Sciences erforschte sie in Zusammenarbeit mit Theresa Ernst und Philipp Gebhart aus der Gruppe Molekulare Zellbiologie der Pflanzen die Bewegung von Zellorganellen und definierte ein neues Modell zur Beschreibung der Bewegung von Zellorganellen sowie einen Test- und Änderungspunkt-Erkennungsalgorithmus für Modellparameter.

Die Beschreibung von Bewegungsmustern ist für das Verständnis verschiedener biologischer Prozesse auf mehreren Ebenen wichtig. Eins der Hauptziele ist es, die Ursachen für den Wechsel zwischen Bewegungsmustern zu verstehen. Auf der Mikroebene werden die Bewegungsmuster von Zellorganellen und schwimmenden Mikroorganismen wie Zellen untersucht. Um einen besseren Einblick in die verschiedenen Bewegungstypen von Zellorganellen sowie in die Veränderungen zwischen diesen Typen zu gewinnen, analysierte Plomer die Bewegung von zwei spezifischen Typen von Zellorganellen in der Wurzel von Arabidopsis thaliana, die Plastiden und Peroxisomen.

In diesem Datensatz der Organellenbewegung fallen lineare Bewegungsstrukturen mit scheinbar konstanter Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit auf. Da die verschiedenen Abschnitte der Bewegung mit unterschiedlichen Bewegungsmechanismen wie z. B. Bewegung im Zytoplasma oder Transport entlang intrazellulärer Filamente assoziiert sein könnten, ist es von Interesse, Wechselpunkte in der Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit zu erkennen. In ihrer Dissertation beschreibt Plomer Random-Walk(RW)-Modelle im Kontext des Organellenbewegungsdatensatzes. Die Modellierung der absoluten Bewegungsrichtung in einem voreingenommenen RW im Vergleich zur relativen Richtung, wie sie in den weit verbreiteten korrelierten RWs angenommen wird, kann dabei von Vorteil sein.

Sie schlägt ein neues stochastisches Modell namens Linear Walk vor, das die Bewegung entlang linearer Strukturen mit konstanter Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit beschreibt. Darüber hinaus beschreibt sie Maximum-Likelihood-Schätzungen und Beweise für deren starke Konsistenz.  Um Veränderungspunkte im linearen Gehmodell auf mehreren Zeitskalen zu testen und zu schätzen, schlägt sie einen bewegliche Kernel-Schätzung vor sowie eine grafische Technik, um zwischen Veränderungspunkten in Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit zu unterscheiden.

Solveig Plomer wird ab April 2025 in der Unternehmensberatung tätig sein.

Publikationen:
Solveig Plomer, 2024. Bivariate change point detection in direction and speed of cell organelle movement. Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg, Frankfurt am Main. https://doi.org/10.21248/gups.88209 

Solveig Plomer, Theresa Ernst, Philipp Gebhardt, Enrico Schleiff, Ralph Neininger and Gaby Schneider, 2024. Bivariate change point detection in movement direction and speed. arXiv preprint arXiv:2402.02489. Submitted for publication.

Solveig Plomer, Annika Meyer, Philipp Gebhardt, Theresa Ernst, Enrico Schleiff and Gaby Schneider, 2024. Absolute direction in organelle movement. Ecology and Evolution, 14(8)

Solveig Plomer, Theresa Ernst, Philipp Gebhardt, Enrico Schleiff and Gaby Schneider, 2024. Plastid and peroxisome movement tracks in the root cells of arabidopsis thaliana. https://doi.org/10.5061/dryad.5hqbzkhfd