生物通路绘图技巧

概览

欢迎来到 BioRender 学习中心的行业科学家设计技巧专栏。今天我们将重点讨论生物通路图的绘制，这是一种非常特殊的图表，我想我们很多人有时会害怕制作它。这种畏难情绪其实不无道理，因为它们确实很难整合。但我们将其拆解为通用概念和设计技巧，希望这能让您在处理下一个图表时更加得心应手。

对于那些从未使用过 BioRender 的人来说，看起来今天有一些新面孔，或者还没尝试过或注册该应用的朋友。它是一个非常易于使用的拖拽式插图工具，您所需的一切基本都在库中，随时可以拖放到画布上，从而创建生物通路、实验方案、时间轴、细胞间相互作用等各类图表，帮助您更好地传达科学研究。

当然，BioRender 的一些常见用途包括演示文稿——我想对于行业科学家来说，这是最主要的用途，很多人对此深有感触。当然还有学术出版、基金申请（如果您正在进行的话）、项目提案、海报（如果我哪天能重回会议现场的话）、实验大纲，甚至是对大众的科普。我知道大众科普摘要图也越来越受欢迎。您需要能够向公众传达您的科学研究，而图表无疑是实现这一目标的绝佳方式。

好了，让我们开始吧。我们根据十多年来制作信号通路、细胞内机制和作用机理图的经验，总结了许多技巧。希望今天展示的内容，您都能应用到您的下一个图表中。

生物通路、通路图或信号通路之所以复杂且令人望而生畏，是因为我们习惯了看到这类图像。显然，根据复杂程度和输出需求的不同，它们服务于不同的目的，但总的来说，它们最终往往变成了一堆带有文字的圆圈和纵横交错的箭头。无论是绘制它们，还是作为观众去理解其中的信息，都让人感到压力。

这可能就是您所熟悉的画面。这是另一个通路图示例，它变得如此复杂绝对是有原因的。显然，自然界本身就非常、非常复杂，远比这里展示的要复杂得多；而且如果您用肉眼观察该尺度下的事物，也不会看到这种景象。因此，这里存在大量的抽象，我们在表现结构、实体和通路时运用了许多艺术自由。如何清晰、简洁且标准化地传达这些信息，最终掌握在我们手中。

当然，还有这类几乎像海报一样的图像。如果我走进实验室，经常会在墙上看到这些，你们很多人可能把它们当作装饰品。例如，它们不一定是为了在论文中发表而设计的，但如果您想参考它，它可能会被标记或收藏，就像百科全书一样，或者在渲染上更具艺术感。我把这比作地图或更具艺术性的地图。这是法国的葡萄酒产区图。我是从网上找的，非常漂亮，打印出来挂在墙上很酷。但我猜，如果您身处法国南部，您可能更需要像这样具有导向性的图像，即如何从 A 点到达 B 点，而不是关于如何以最美观、最装饰性的形式呈现所有可能的信息。

在构建通路图或任何科学图表时，我倾向于采用这种方式：剔除不必要展示的内容，只保留核心要素，区分什么是必须展示的，什么是锦上添花的。有时我们必须做出取舍，精简故事线，以突出重点，确保表达清晰。

基于此，考虑到时间限制以及大家在一次 Zoom 会议中能吸收的信息量，我们将心得提炼为四个要点。第一是优化信息流。这适用于任何类型的图表，即使你制作的不是生物通路图，这些原则也同样适用。第二是色彩运用。这不仅是技巧，更涉及饱和度和对比度的合理使用，这不仅关乎易读性，还关乎对包括色盲用户在内的所有受众的友好度。第三是缩放以展示正确的比例。这里有一些小技巧，可以帮助引导观众，避免他们在宏观生物模型、细胞、组织和蛋白质层面之间频繁缩放。有一种更简洁的展示方式。第四是线条和箭头的正确使用，正如你所见和所体验的那样。

生物通路图涉及将方块、形状、箭头和线条等基本元素进行特定排列。遵循一些通用规则有助于优化图表，减少混乱。无论制作何种图表，优化信息流都很重要。应遵循一些基本的信息流向或构图，例如从左到右、从上到下的单向流动，或是循环流动，避免反向流动。邻近原则对通路图也很重要。在组合概念时，它们应该像贴在便签纸上一样易于在画布上移动。将指向同一概念的元素紧密分组，并确保它们之间的间距一致。以下是一个如何更好地对齐页面元素（尤其是多面板图表）的示例：为每个步骤画一个框，然后重新排列，使它们正确对齐，并保持间距一致。

在一次用户研究通话中，我们讨论了各种主题和方法，例如如何评估用户反馈以及将用户研究方法汇编成文档。我们还讨论了理解用户需求的重要性，并安排了后续通话以进一步探讨用户反馈。值得注意的是，会议中加入了不少新成员，包括 BioRender 团队的 Francesca 和 Cindy。我们之前发布了一项民意调查，虽然只有一小部分人参与，但受访者涵盖了 BioRender 的老用户和新用户，以及免疫学家、分子生物学家等，构成非常均衡。许多参会者会与直属团队的同事协作或交流图表反馈，且经常需要向高层管理人员、管理团队、传播团队同事或其他人员进行演示。

这是一个在实时图表改造中完成的快速“修改前后”对比示例。基础科学内容是完整的，但信息流向较难理解。我们将图像调整为 Z 字形布局，这对于理清故事线、使其更易于理解非常有帮助。同时，我们运用了邻近原则，将指向同一概念的元素紧密地组合在一起。

它们对齐得更好，图像瞬间变得清晰了。有时，只需稍微移动一下位置，并在各部分之间留出空间，这就是邻近原则的应用。这里有另一个例子来强化这一信息。我们进一步运用了文本层级、字体和排版的概念，例如加粗副标题，加入 1、2、3、4 的编号，并再次微调所有元素的位置，从而在每个步骤之间形成良好的视觉间隔，使各步骤的概念区分清晰。好吧，这些原则听起来可能非常基础，但它们是深入制作复杂通路图的入门基石。

技巧二：我将先讲解一些理论，然后在技巧三和技巧四中，我们将进入实际应用环节，通过工作坊的形式现场制作图表。背景知识方面——不知道大家是否上过设计课程或了解过色彩理论，色彩基本上有三个维度。你不必死记硬背，只是为了让你在听到这些术语时能理解。色相（Hue）是颜色的名称，比如红色、绿色、黄色都是色相。每个色相或颜色都有明度（Value），即颜色的明暗程度。我认为这是创建色盲友好型图表以及在图像中建立视觉焦点的最重要因素。第三个维度是纯度（Chroma），如果你把它想象成 XYZ 轴，纯度基本上就是颜色的饱和度。

这是我们之前讨论过的通路图示例，由 BioRender 的一位用户创建，并已发布在我们的模板库中。我想展示的是，即使是这样的图表，你的目光可能也会首先被 TGF beta 和磷酸盐吸引，因为它们的饱和度和对比度最高，而这正是我们视线自然聚焦的地方。就像蜜蜂会被对比度最高的区域（花朵）吸引一样，通路图也是如此。你可以把它看作静物画或通路图中的“花朵”。如果我现在改变焦点，将其他部分的饱和度和明度调整一下，你的视线就会首先转向那里。我敢打赌，在图二中，你的视线首先落在了 DNA 或细胞核内部，这仅仅是通过改变颜色、饱和度和明度实现的。它稍微暗一点，对比度更高，颜色也更亮。因此，你可以精准控制观众首先关注的位置。也许那是你研究的重点，你希望确保观众在复杂的通路图中不会错过这一部分。

技巧三：谨慎使用高饱和度。如果你在整个页面上使用过多的饱和度和对比度，就像用荧光笔涂满了书的一整页。你真的应该谨慎使用，将其作为一种强大的工具，仅在关键区域使用。在大多数情况下，你可以将其他部分调低至接近灰度，使用柔和的色彩。你不需要用荧光笔高亮每一个蛋白质。我只是想展示这种方法在引导观众注意力方面的强大作用。

这三张图除了颜色变化外，内容完全一样吗？好的，再补充一点，虽然不一定仅限于通路图。我相信你们过去也制作过类似的图表。制作细胞间相互作用图时的一个挑战是，细胞核通常颜色较深，所以我经常看到科学家在制作包含细胞核或细胞核内活动的图表时感到吃力，最终导致图表看起来非常模糊，因为细胞核太暗了。很难在上面叠加元素而不使其丢失。行业内我们喜欢用的一个技巧是将图表转换为灰度，以查看对比度在哪里出现问题。哪里是高明度区域或低明度区域，你可以看到，当我转为黑白时，这里的双链 DNA 看起来实际上像单链的。转换为灰度后，对比度问题变得非常明显，而在彩色版本中，这具有欺骗性，因为你会认为只要颜色不同，肉眼就能识别。显然，这里的标签“凋亡”正在消失。所以你需要提高这些标签的对比度，这正是我们使用不透明度并调整透明度来使背景元素变浅的地方。基本上，我们选取了这个 T 细胞，并降低了它的不透明度。我想这个是 100%，而这个大约是 80% 的透明度，这使它呈现出更浅的颜色。它完全改变了颜色，当你调整不透明度时，你可以进行精细控制。如果你的背景非常深，你需要小心，因为背景会透过细胞显示出来。但如果不深，且我们尽可能推荐使用白色背景，透明度是一个非常强大的工具。我认为这说明了对比度的问题，我喜欢在实际应用中讲解最后两个技巧。最后两个技巧是：缩放以展示正确的比例（再次强调，为了引导观众），以及第四点：正确使用线条和箭头，或者至少是保持线条和箭头的一致性。这对于正确讲述你的故事非常重要。

我回到 BioRender 中，如果聊天中有任何问题，我可以暂停一下。看起来已经回答了几个问题。嗨 Shiz，有一个问题是关于如何在 BioRender 中转换为灰度。如果你能演示一下这个选项，我想这对遵循你的建议非常有帮助。当然可以。我为什么不重新打开刚才制作的图表呢？这里有几个快捷方式。有一个黑白符号，实际上，这个小问号意味着有一个与此功能相关的简短教程。如果我点击它，它不仅会向我展示操作方法，还会说明使用灰度的价值和重要性。我可以点击这个按钮，它会暂时移除画布上的颜色，就像你刚才看到的那样。这是彩色版本，这是黑白版本。这里有个小按钮。我也可以直接点击 View-on canvas-grayscale。如果我点击它，效果是一样的。很酷的一点是，我实际上可以继续像在彩色模式下一样进行绘图，因为它也让我能够看到如果生活在黑白世界中，颜色的真实明度是多少。所以，你可以看到它变成了不同的灰色阴影。因此，养成从明度和对比度角度思考的习惯是非常强大的。如果你选择了这个颜色，我虽然不知道它在彩色下看起来如何，但我知道如果我的观众是色盲，他们也能看到它，而且它有足够的对比度，即使是普通观众也能看清。这就是转换为灰度的功能。

为了让我们在应用中热身，我想介绍六种使用箭头和线条的方法。这是一个非常快速的教程，我喜欢带大家过一遍，以涵盖基础知识。如果你已经看过，那很好，这会是一个很好的复习。使用线条和箭头的一种方式，当然是绘制完美的圆形箭头来创建反馈回路或循环通路。我们在 BioRender 中有一个非常酷的圆形箭头选项，所以如果你进入 Insert-Line-Circular Arrow，所有这些选项都是完美的圆。所以，它们的行为与其他箭头不同，你不能用圆形箭头制作直线箭头。事实上，这里似乎还有另一个我可以观看的小教程。我可以把箭头切成许多块。我可以改变那个圆形箭头的长度，它会沿着完美的 360 度弧线移动。这真的很酷。我要关闭那个教程，现在开始使用它。你在这里看到的这张图，如果你想尝试一下，我们或许可以把它作为模板上传。这只是我使用 BioRender 图标制作的一张图。我稍微“黑”了一下 BioRender，让它看起来像这张工作表，这样我们就可以向你展示箭头选项。好了，这是一个完美的圆形箭头。所以你不需要猜测如何制作一个，我打算在这里把它切成两半，你也可以这样做。我喜欢这个工具来展示循环运动激活。我们可以保留它作为一个尖头箭头，我想对于抑制作用，我会使用扁平的箭头。就是这个，好了。也许我甚至会更进一步，用颜色编码它，再次使用颜色作为展示拮抗行为的一种方式，看那个。我的画布变暗了一点，那是因为我处于所谓的“分组图标”中。这就像一个孤立的世界，如果我现在双击退出，它会作为一个整体移动，而如果我双击进入编辑组，我可以编辑这些对象，但我不能选择它后面的东西。这是故意的。所以，我只是撤销它。

那是使用圆形箭头以及如何标记事物的方法。这在制作通路图时可能会用到，当你需要标记某些事物，然后将这些标签线与运动箭头区分开来时。这非常重要，因为有时我们看到人们使用箭头来显示运动，但也将其用于标记目的。所以，如果你使用这样的东西，看起来可能像是囊泡正在进入细胞，而不是在标记它。这就是为什么一致地使用箭头、线条和标签线非常重要。特别是对于标签，如果你打开像神经解剖学教科书这样最复杂的标记内容，我们总是使用末端带有一个小圆点的线。更好的是末端带有一个圆点且线条有折角的线，原因如下。这是一个囊泡，末端的那个圆点太显眼了。我可能会稍微减小它的大小。你可以改变那个圆圈的大小。好了。然后我按 Alt-拖动来复制。我想对于 PC 来说是 Ctrl-拖动，或者可能是 Option-拖动或 Alt-拖动。让我打开备忘单。如果有人是 PC 用户，也许可以喊出来。哦，复制。所以，因为我在 Mac 上，所以是 Option-拖动。那么 PC 上一定是 Alt-拖动。无论如何，你可以这样做，并在绘图时非常快速地复制。看到我那个肘部的铰链了吗？它让末端可以自由指向任何我喜欢的地方。当然，也要避免交叉标签线和信号通路线。那些会变得非常混乱。

让我们保持整洁。那个区域的对比度有点暗，但我认为还可以。继续第三种线条，使用虚线进行分区。这让我想起小时候用的纸娃娃剪裁。虚线非常适合用于通路图的切割线，或者显示可能发生、即将发生，或者比其他事件发生可能性更小的事件。这是使用虚线的非常有效的方法。我不会在通路的每个部分都疯狂使用虚线，因为那样会显得有点杂乱。这些都是专业技巧。所以，我无法想象在很多情况下使用它，但如果你想做得花哨一点，这是一种展示它的酷方法。

如果我缩小视图，它会产生一种类似耐克勾号在空间中移动的错觉。好了，通过这六种不同的箭头类型，你可以代表许多不同的概念。我想关于线条的复习已经足够了。我要回到我的文件夹，BioRender 的好处是它会自动保存。所以，如果你的浏览器发生任何事情，比如 Zoom 占用了太多网络导致 Chrome 浏览器崩溃，我实际上可以使用我制作的任何图表的版本历史记录回到过去。如果我回到下午 2:33，它会显示我开始时的图像。然后你可以恢复你制作的任何版本的图表。只是让你知道这是一个选项。

太棒了。还有什么新问题吗？我想我们这里处理得不错。太好了。另外我要指出的一点是，在制作通路图时，今天可能无法创建一个满足所有人需求的图表，但我想要留下的一个要点是：为你的图表创建更柔和的曲线和线条。你可以看到，对于一个相对复杂的图像、通路图或环境中的信号通路，我们已经有了一个很好的开始。你实际上可以将线条类型从完美的肘形线更改为平滑曲线。看起来它已经这样做了。

所以，每次你看到这条小线时，在这个比例下很难看清，希望你能看到。它与角节点不同。它有一种甜甜圈的颜色，白色轮廓，深色中心。这实际上会平滑你的曲线。所以，这是一种让它看起来更像瀑布流、去掉通路硬边缘的好方法。如果你想让它看起来更友好，我也推荐这样做。我认为这实际上会平滑两个边缘，这有点吹毛求疵。你知道，我认为一旦你开始实施这几个选项，你的图表就会从看起来 80% 完成变成 100% 完成。而且，如果你还没有注意到，在 BioRender 中，我们实际上已经考虑到了对比度和明度选项。这些都是专业技巧。

所以，如果我删除这个，插入一个带有文本的形状，它实际上和你去下面创建一个蛋白质是一样的。为了演示，我还是这样做吧。标签，我可以输入“TGF beta”。Beta 是希腊字母，所以我到上面插入一个符号。这真的很好，因为现在我不必去谷歌搜索并输入 beta。复制粘贴。实际上，这里有下拉菜单，所以你有所有最常见的希腊字母。我们甚至有这种向上和向下的箭头，如果你要显示增加或减少，这在信号通路中也非常常见。你可以直接使用它们。但我只需要 beta 符号，所以我获取它并删除其他字母或符号，缩小一点。如果我在谈论特定的蛋白质，我可以把它改成药丸形状，这也非常好。

为了与顶行保持一致，我将把它做成一个稍微弯曲的对象，我喜欢红色背景和白色文字的配色方案。你可以看到，我们选项的前两行是浅色背景上的深色字体，这对我们来说是非常刻意的，反之亦然，即深色背景和浅色字体。这对于保持对比度再次非常重要。你想要某种“防错”机制，这样你在制作信号通路时就不会在对比度上犯任何错误。这是那个红色选项。我想创建这个模板的人确实使用了我们的模板颜色之一，所以现在它完美匹配了。所以，这是开始将蛋白质和分子包含到图表中的一种非常好的方式。同样，我可以 Option 或 Alt-拖动来创建多堆蛋白质。这让一切变得非常简单，我认为魔力确实在于这些预先选择、预先审核的颜色，这样无论你使用什么颜色，都不会有冲突的风险，这是另一个概念，即如何不让颜色冲突。我认为这是一个我们应该举办的高级工作坊，但无论如何，我认为使用我们预设的形状颜色是一个很好的开始，可以确保你不会有颜色冲突或低对比度的图像。

好的，让我们看看，我点击预览来看看它看起来如何。它非常漂亮且居中。信息流向非常好。它是从上到下，有时我们无法避免使用两种构图，所以它是从上到下，然后在底部从左到右，但我认为，总的来说，它遵循了一个非常好的构图流向。

在接下来的几分钟里，我想直接演示一下如何从零开始制作一张图表，以此向大家证明在 BioRender 中进行创作一点也不难。首先，我先为图表打个基础，比如画一个细胞膜。有些朋友可能已经多次使用过 BioRender 了，这算是一个复习，但我个人很喜欢用磷脂双分子层。虽然有时并非必要，但我们这里已经预制好了。这是一个图标，本质上是一个扁平化的对象。我可以更改胞质的颜色，但无法单独修改磷脂分子的头部。如果你确实需要修改磷脂头部，我建议使用我们的画笔工具，图标是一个蓝色的小刷子。如果我拖出这个看起来和刚才那个图标版本差不多的画笔对象，并将其两端拉伸到画布边缘，它会更灵活，我可以根据需要调整形状。同样，我把它调成深色，我觉得这样看起来不错。虽然看起来有点没头没脑，但没关系。

细胞核——直接选这个。这是我看到的第一眼就选中的——顺便说一下，把它挂在画布边缘就行。画布边缘之外的内容不会被导出，所以你可以把它当作工作区。考虑到在座的很多是免疫学家，我们来看看 TLR（Toll样受体）。有时你可以使用这些简化的蛋白质图标，我们也在不断更新这些经典通路，有时我们会提供已经组合好的蛋白质簇，你可以直接拖到画布上。同样，这是一个组合图标，如果双击它，我会进入另一种模式，在那里我可以再次更改药丸形状的颜色，甚至修改标签本身。

现在看起来已经很不错了，甚至有点自然科学的感觉。最后，虽然这可能没什么实际意义，但我还是加一些箭头来表示物质在空间中的移动。噢，我按住 Alt 键拖动来表示移动。再按住 Alt 键拖动一次。也许接下来会发生点什么。比如在这个阶段它进入了细胞核，然后又发生了什么。这里我进行复制粘贴。稍后它又从细胞里出来了。虽然逻辑上不太严谨，但我们只是在打个基础。

好了，最后我再加点 DNA 来完成这张图。绘制 DNA 的方法有很多。你可以再次使用我们那些渲染精美的 2D 矢量扁平图标。我可以在原位稍微调整一下颜色。如果你需要更高的灵活性，我们也有像细胞膜那样的 DNA 画笔。如果你的故事需要展示更复杂的形状，欢迎使用我们的 DNA 画笔。不过目前为了演示，我先用这个，然后再加个蛋白质。我很喜欢这种通用的蛋白质形状，就用它吧。总之，这是一个非常非常简化的通路。当然，它可以变得复杂得多，但我只是想展示一下入门的基础。点击预览，就是这样。然后回到我的图库。好了，我们涵盖了很多概念，我知道时间快到了，所以我先暂停一下，看看能不能回答一些还没解决的问题。

观众席里有个问题，问的是在画布上从组织层面缩放到细胞层面再到蛋白质层面，最好的可视化方法是什么。这是一个很好的问题。我推荐的一种方法是使用圆形裁剪。这里有一个简化版本：我们从解剖图里提取出来，使用这种“缩放标注”。这是一种展示复杂事物局部放大的简单方法。我们所做的是对这个小鼠结构进行圆形裁剪，并将其放在一个圆圈里。不过，对于通路图来说，这里有另一个例子，展示了微孔内部的情况，并在一个很小的区域内体现了比例感。这是方法之一。在细胞通路图中，我们常用的另一种方法是直接在两个形状周围画一个框。你可以将其缩小，移除多余的对象，保持画面简洁。如果我专注于某个特定区域，假设那是故事的焦点，它在那个比例下显然太小且难以看清，但你需要引导观众，告诉他们：“看，这是一个癌细胞和 T 细胞在相互作用。”所以我通常会做一个小窗口，有时被称为“手术窗口”，用来定位：“嘿，这就是我正在讨论的身体部位”，然后再进行放大，以更大的比例展示细节。希望这有帮助。这绝对是目前最受欢迎的方法之一。

当你展示病毒与细胞相互作用，然后再与另一个细胞相互作用时，这会变得非常棘手，因为你会遇到很多比例上的变化。如果能用这种方式展示，那就太好了。有时你甚至可以转动细胞来营造那种环境。当然，所有挂在画布边缘之外的内容都是不可见的，所以那里就成了你的视觉焦点。当然，颜色要与你放大的对象保持一致，比如蓝色和橙色，这样你就不会出现那种巨大的蛋白质放在微小细胞表面上的违和感。预览一下，就是这样。

抱歉，刚才讲得有点仓促，但如果你有多个相互作用的细胞，我会采用这种方法。当然，你也可以将其复制，应用到许多其他相互作用的细胞上。顺便感谢大家提出的精彩问题。另外，对于那些想知道我是如何平移画布的人，我是在按住空格键来移动。如果空间不够，你可以随时收起图库面板，为画布腾出更多空间，只是想让大家知道有这个选项。现在快三点了，无论你在世界哪个角落，多伦多时间现在是三点。非常感谢大家坚持到最后。希望你们学到了一两点新知识，也非常感谢大家今天的参与。