形态发生模拟中各向异性网格的弯曲能量离散化方法比较

在形态发生模拟中准确建模弯曲能量至关重要，尤其是在处理各向异性网格时，由于顶点位置（如细胞）具有生物学意义，无法进行重网格化。本研究探讨了一个尚未得到充分研究的问题：哪种弯曲能量离散化方法对各向异性网格的形态发生模拟最准确、最适用。评估分为两个阶段：第一阶段，通过将每种方法预测的弯曲能量和力与两个基准案例的理论值进行比较来检验其准确性——皱褶平面片和光滑球面片。第二阶段，我们模拟了由各向异性细胞分裂引起的平面片褶皱形成，分析了两种分裂方向（单向和随机）的结果波形数模式。结果表明，最优离散化方法的选择取决于应用。对于需要精确定量预测的模拟，Hamann模型表现出优越的准确性。相反，对于主要关注形态学定性趋势的模拟，Jülicher模型提供了一种计算高效的替代方案。这些发现为在形态发生模拟中选择合适的弯曲能量离散化方法提供了指导，最终有助于更准确、更高效地建模复杂的生物形态。