×
伊戈尔·诺瓦克。;高，费;Choi，Yung-Sze先生;雷萨斯科，戴安娜;詹姆斯·沙夫（James C.Schaff）。;Boris M.Slepchenko。

曲面扩散与体积扩散耦合：在细胞生物学中的应用。 （英语） 兹比尔1121.92026

J.计算。物理学。 226，第2期，1271-1290（2007）.
摘要：提出了一种求解曲面上与体积扩散耦合的扩散方程的算法，这是细胞生物学中经常出现的问题。它适用于从实验图像中获得的像素化曲面，并以较低的计算成本执行。该方法利用切平面上的拉普拉斯算子对Laplace-Beltrami算子进行局部逼近，然后应用基于Voronoi分解的有限体积离散格式。收敛性研究表明，离散格式中的质量守恒和采样误差的消除确保了解在1到2阶空间中的收敛性。
该方法用于细胞生物学问题，其中信号分子G-蛋白Rac在细胞质和细胞膜之间循环，从而将其在膜中的扩散与细胞内部的扩散耦合。对真实细胞几何进行模拟，以验证并确定最近提出的光漂白荧光损失简化定量分析的准确性。该方法在虚拟细胞计算框架内实现，可在www.vcell.org免费访问。

引用于36文件

MSC公司：

92立方37 细胞生物学
35K57型 反应扩散方程
65M99型 偏微分方程、初值和含时初边值问题的数值方法
65N99型 偏微分方程边值问题的数值方法

关键词：

Laplace-Beltrami运算符;Voronoi分解;有限体积离散化;采样噪声;光漂白中的荧光损失;离解速率常数

软件：

PPM（百万英镑）
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{I.L.Novak}等人，《计算杂志》。物理学。226，第2号，1271--1290（2007；Zbl 1121.92026）
全文： 内政部 链接

参考文献：

[1] 施瓦茨，P。；Adalsteinson，D。；科尔拉，P。；Arkin，A.P。；Onsum，M.，表面扩散的数值计算，Proc。国家。阿卡德。科学。美国，10211151-11156（2005）
[2] 斯巴尔扎里尼，I.F。；Hayer，A。；Helenius，A。；Koumoutsakos，P.，《弯曲生物表面上各向同性扩散的模拟》，Biophys。J.，90，878-885（2006）
[3] 阿尔伯茨，B。；约翰逊，A。；刘易斯，J。；拉夫，M。；罗伯茨，K。；Walter，P.，《细胞分子生物学》（1994），加兰出版社：加兰德出版社。纽约
[4] Rosenberg，S.，《黎曼流形上的拉普拉斯算子》（1997），大学出版社：剑桥大学出版社·Zbl 0868.58074号
[5] Xu，G.L.，曲面上离散Laplace-Beltrami算子的收敛性，计算。数学。申请。，48, 347-360 (2004) ·兹比尔1062.39019
[6] Adalsteinson博士。；Sethian，J.A.，通过水平集方法传播界面上材料量的传输和扩散，J.Compute。物理。，185, 271-288 (2003) ·Zbl 1047.76093号
[7] 贝塔尔米奥，M。；Cheng，L.-T。；Osher，S。；Sapiro，G.，隐式曲面上的变分问题和偏微分方程，J.Compute。物理。，174, 759-780 (2001) ·Zbl 0991.65055号
[8] 斯巴尔扎里尼，I.F。；Mezzacasa，A。；Helenius，A。；Koumoutsakos，P.，光漂白后器官形状对荧光恢复的影响，生物物理学。J.，89，1482-1492（2005）
[9] Greer，J.B.，《解决一般几何上偏微分方程的最新欧拉方法的改进》，《科学杂志》。计算。，29221-351（2006年）·Zbl 1122.65073号
[10] Ratz，A。；Voigt，A.，表面PDE——漫反射界面方法，Commun。数学。科学。，4, 575-590 (2006) ·Zbl 1113.35092号
[11] 保利，M。；Kobbelt，L.P。；Gross，M.，基于点的多尺度曲面表示，ACM Trans。图形，25177-193（2006）
[12] Christensen，M.，《如何模拟曲面上的各向异性扩散过程》，J.Compute。物理。，201, 421-438 (2004) ·Zbl 1076.82035号
[13] Holyst，R。；Plewczynski，D。；Aksimentiev，A。；Burdzy，K.，《弯曲周期表面上的扩散》，Phys。E版，60302-307（1999）
[14] Slepchenko，B.M。；沙夫，J.C。；马卡拉，I。；Loew，L.M.，《虚拟细胞定量细胞生物学》，《细胞生物学趋势》。，13, 570-576 (2003)
[15] Slepchenko，B.M。；沙夫，J.C。；Choi，Y.S.，反应扩散系统中快速反应的数值方法：双稳态模型中缓冲钙波的应用，J.Compute。物理。，162, 186-218 (2000) ·Zbl 0953.92014号
[16] 沙夫，J.C。；Slepchenko，B.M。；Choi，Y.-S。；Wagner，J。；Resasco博士。；Loew，L.M.，用虚拟细胞分析任意几何体的非线性动力学，混沌，11，115-131（2001）·Zbl 0992.92021号
[17] 莫伊索格鲁，K。；Slepchenko，B.M。；梅勒，N。；A.F.霍维茨。；Schwartz，M.A.，Rac-膜相互作用的体内动力学，分子生物学。细胞，17，2770-2779（2006）
[18] 费齐格，J.H。；Peric，M.，《流体动力学计算方法》（2002），Springer·Zbl 0869.76003号
[19] Q.Du，L.Ju，《一般曲面上的有限体积法及其误差估计》，Numerische Mathematik，提交出版。；Q.Du，L.Ju，《一般曲面上的有限体积法及其误差估计》，Numerische Mathematik，提交出版·Zbl 1160.65340号
[20] G.Leibon，D.Letscher，黎曼流形的Delaunay三角剖分和Voronoi图，收录于：《第十六届计算几何年会论文集》（香港，2000），第341-349页。；G.Leibon，D.Letscher，黎曼流形的Delaunay三角剖分和Voronoi图，收录于：第16届计算几何年度研讨会论文集（香港，2000），第341-349页·Zbl 1375.68156号
[21] Sukumar，N.，《任意非结构化网格上扩散算子的Voronoi单元有限差分法》，Int.J.Numer。方法。工程，57，1-34（2003）·Zbl 1042.65079号
[22] Mishev，I.D.，《Voronoi网格上的有限体积法》，数值。方法。偏微分方程。，14, 193-212 (1998) ·Zbl 0903.65083号
[23] Van Aelst，L。；D’Souza-Schorey，C.，Rho GTPases and signaling networks，Genes Dev.，112295-2322（1997）
[24] Olofsson，B.，Rho鸟嘌呤解离抑制剂：细胞信号传导中的关键分子，细胞信号，11545-554（1999）
[25] G.Taubin，T.Zhang，G.Golub，作为滤波器设计的最佳表面平滑，摘自：《第四届欧洲计算机视觉会议论文集》，第1卷，（1996），第283-292页。；G.Taubin，T.Zhang，G.Golub，作为滤波器设计的最佳表面平滑，摘自：《第四届欧洲计算机视觉会议论文集》，第1卷，（1996），第283-292页。
[26] Arrio-Dupont，M。；福柯，G。；瓦彻，M。；德沃，体育。；Cribier，S.，培养的肌肉细胞细胞质中球状蛋白的平移扩散，生物物理学。J.，78，901-907（2000）
[27] Wagner，J。；Keizer，J.，《快速缓冲液对Ca^{2+}扩散和振荡的影响》，生物物理学。J.，67，447-456（1994）
[28] 诺瓦克，I.L。；Slepchenko，B.M。；Mogilner，A。；Loew，L.M.，《细胞收缩性和粘附性之间的合作性》，Phys。修订稿。，93, 268109 (2004)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不声称其完整性或完全匹配。