由布朗运动或Ornstein-Uhlenbeck过程的移动障碍物阻碍导致的异常扩散

对细胞内生物分子或囊泡被动运动的体内测量一致报告了“异常扩散”，其中均方位移按时间的幂律标度，指数$\alpha< 1$（亚扩散）。虽然导致这种行为的详细机制并不总是被阐明，但障碍物对运动的阻碍经常被引用。然而，我们对受阻扩散如何导致亚扩散的理解是基于随机分布的\textit{固定}障碍物中的扩散。在这里，我们使用蒙特卡洛模拟来研究由具有各种移动模式的\textit{移动}障碍物导致的瞬态亚扩散。我们的模拟证实，当障碍物通过布朗运动移动时，异常区域迅速消失。相比之下，具有更受限位移的移动障碍物，例如Ornstein-Uhlenbeck运动，被证明能保持亚扩散区域。跟踪蛋白质的均方位移显示出令人信服的幂律，其异常指数$\alpha$随OU障碍物的密度或OU过程的弛豫时间尺度而变化。特别是，我们观察到的一些值显著低于二维中固定障碍物预测的普适值。因此，我们的结果表明，由具有OU型运动的移动障碍物导致的亚扩散可能解释活细胞中实验测量所表现出的较大变化范围，并可能解释一些实验估计低于固定障碍物预测的普适值。