图形解读系列 | 常用热图使用解读热图是一种通过颜色变化来直观展示数据差异的可视化工具，广泛应用于生物学、医学、统计学等领域。以下是对常用热图的详细解读，结合五个示例来阐述其基本原理和解读方法。一、热图基本解读热图的基本构造是将数据矩阵中的各个值映射为颜色，每个单元格的颜色代表行变量和列变量交叉处的数据值大小。这种映射可以是线性映射或区间映射，具体取决于展示意图。在解读热图时，需要关注以下四个方面：横轴：通常代表样品或变量的一种分类。纵轴：通常代表另一种分类，如基因、菌群等。颜色：代表数据值的大小，颜色深浅或色调变化反映了数据值的差异。图例：提供了颜色与数据值之间的对应关系，是解读热图的关键。二、示例解读OTU丰度随生长期变化热图横轴：采样时水稻在田地里的生长天数。纵轴：关注的菌种类别。颜色：代表对应菌群在对应采样时间的丰度信息，采用Z-score进行归一化展示。解读：通过观察颜色变化，可以直观了解不同菌群在不同生长时期的丰度变化模式。Metaphlan2获得的宏基因组物种丰度图谱横轴：样品。纵轴：菌或菌群种类。颜色：代表菌群在样品中的丰度。列注释：展示了样品的属性信息，如Visit number、Body site、Gender、Dataset。解读：通过颜色深浅和聚类结果，可以识别出高丰度菌群集合及其对应的样品组，同时分析样品属性对菌群分布的影响。样本相关性热图横轴与纵轴：均代表样品，形成对称热图。颜色：代表样品之间的相关性值，具体类型可从图例获取。解读：结合层级聚类展示，可以观察样品相似度高的聚类情况，同时分析样品分组、处理信息对聚类结果的影响，反映批次效应和样品质量的好坏。OTU与表型相关性热图横轴：临床检测指标。纵轴：菌群（OTU）。颜色：代表菌群与检测指标之间的Spearman相关性，蓝色为负相关，红色为正相关。方格中数值：代表P-value。解读：通过观察颜色变化，可以了解菌群与检测指标之间的相关性，进一步分析潜在生物影响和意义。GSEA富集结果的热图展示横轴：癌症样品。纵轴：富集的GO条目。颜色：代表标准化富集分数（normalized enrichment score），也可以展示表示富集显著性的FDR值。解读：通过观察颜色变化，可以了解不同癌症样品中GO条目的富集情况，进一步分析MYC表达与基因集之间的相关性。三、热图绘制热图的绘制需要原始数据，数据中每一行对应于热图中每一行，每一列对应于热图每一列。如果进行了聚类分析，数据的顺序可能会发生变化。无需编写代码，可以使用在线工具如ImageGP等即刻绘制热图，只需上传数据并设置相关参数即可。综上所述，热图是一种强大的数据可视化工具，通过颜色变化直观展示数据差异。在解读热图时，需要关注横轴、纵轴、颜色和图例等关键要素，结合具体应用场景进行深入分析。