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具有密度依赖取向偏差的细胞迁移非局部动力学模型的稳定性

  • *通讯作者:Nadia Loy

    *通讯作者:Nadia Loy
这项工作得到了教育、大学和研究部国家研究所(Istituto Nazionale di Alta Matematica,Ministry of Education,Universities and Research)的部分支持,其资助项目为2018-2022年教育研究所Dipartitementi di Eccellenza项目,项目编号E11G18000350001,以及2017KL4EF3号相关国家利益科学研究计划。NL还承认圣保罗公司资助了她的博士奖学金
摘要 全文(HTML) (6) 相关论文 引用人
  • 本文的目的是研究中提出的非局部动力学模型的稳定性[17]这是一个细胞迁移的动力学模型,它考虑了细胞执行的非局部传感,以确定其移动方向和速度。我们表明,图案的形成是由一个无量纲参数的调制引起的,该参数取决于翻滚频率、传感半径、给定方向上的平均速度、均匀配置密度和对细胞密度的策略响应。数值模拟表明,我们的线性稳定性分析非常准确地预测了决定不稳定性和图案形成的参数范围。我们还将稳定性分析扩展到不同方向上不同平均速度的情况。

    数学学科分类:一次:35Q20、35B36、92B05;次要:45K05、92C15。

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  • 图1。 局部传感核的稳定性图$\gamma_R=\delta(\lambda-R)$。红色虚线划出不稳定区域,在(a)中,当$b'(\rho_{\infty})<0$在(b)中,当$b'(\rho_{\infty})>0$.蓝色虚线表示无量纲波数千美元_{最大}R $在不稳定状态下,增长率的局部最大值(由(34)给出)。在这两种情况下,最低的曲线对应于最危险的波数

    图2。 均匀(a)和斜坡(b)传感核的稳定性图。蓝色虚线表示千美元_{最大}R $分别由(a)(41)和(b)(44)给出。不稳定区域是红色虚线左侧的区域,${\即}$的值千美元_{最大}R $也满足(a)中的(40)和(b)中的

    图3。 时间演变$\rho(t,x)$$\rho_0(x)=0.2\左(1+0.1\sin(\pi x/5)\右)$(a) 在不稳定的情况下$\mathcal美元{五} _b(b)\约-0.1125$和(b)在稳定情况下$\mathcal美元{五} _b(b)\约-0.3376$(c)从模拟(黑线)和等式(34)(绿线)获得的最不稳定模式的波长

    图4。 从初始条件开始粘附情况下密度分布的演变$\rho_0(x)=0.2\左(1+0.1\sin(\pi x/5)\右)$,所以$\rho_{\infty}\约0.2127$,对于delta内核(顶行)和Heaviside内核(底行)。在左栏中$\mathcal美元{五} _b(b) $对应于稳定情况,而在右栏中$\mathcal{V}$对应于不稳定情况。具体来说,在(a)中$\mathcal美元{五} _b(b)\约1.1364$,单位(b)$\数学{五} _b(b)\约0.7812$,单位(c)$\mathcal美元{五} _b(b)\约0.5681$和(d)中的$\数学{五} _b(b)\约0.4032$

    图5。 相同值的不稳定演变比较$\mathcal{V}=0.0625$,(由$V=0.25,R=0.04,\mu=100$)从初始条件开始$\rho_0(x)=0.2\左(1+0.1\sin(\pi x/5)\右)$,所以$\rho_{\infty}\约0.2127$在(a)中$\gamma_R(\lambda)=\delta(\lampda-R)$,单位(b)$\gamma_R(\lambda)=H(R-\lambda)$和(c)中$\gamma_R=\左(1-\frac{\lambda}{R}\右)_+$

    图6。 局部传感内核非对称情况下的演化。初始条件总是$\rho_0(x)=0.2\左(1+0.01\sin(\pi x/5)\右)$,所以$\rho_{\infty}\约0.2013$.(a)-(c):附着力,$\mu=3,R=0.44,V^+=0.5,V^-=1,\mathcal{五} _b(b)\约0.5682$.(d)-(f):体积填充,$\mu=200,R=0.4,V^+=0.25,V^-=0.5,\rho_{th}=1,\mathcal{五} _b(b)\约-0.018$.(g):体积填充,$\mu=200,R=0.4,V^+=V^-=0.375,\rho_{th}=1,\mathcal{五} _b(b)\约-0.018$.(h)-(i):附着力,$\mu=1,R=0.44,V^+=0.5,V^-=1,\mathcal{五} _b(b)\约1.7045$

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