细菌行进脉冲的数学描述
偏微分方程分析
2009-12-10 v1 细胞行为
摘要
Keller-Segel系统被广泛提出作为趋化过程驱动的细菌波模型。当前对大肠杆菌（{\em E. coli}）的实验已经展示了行进脉冲的精确结构。我们在此提出了一种宏观尺度上行进脉冲的替代数学描述。该建模任务辅以与实验观测相符的数值模拟。我们的模型源自对细菌在介观尺度上执行的游动-翻滚过程的精确动理学描述。该模型能够解释近期对大肠杆菌的实验观测。定性上的一致性包括脉冲的不对称性以及集体行为（聚集运动与分散）的转变。此外，我们能够定量地捕捉脉冲的主要特征，例如速度和尾部的相对大小。这项工作开辟了多个实验和理论前景。宏观层面的系数源自细胞尺度的考量。例如，信号整合过程的刚度被证明对集体运动有强烈影响。此外，自下而上的尺度缩放允许进行初步的数学分析并编写高效的数值格式。该模型旨在作为研究细菌集体运动的预测工具。
引用
@article{arxiv.0912.1792,
title = {Mathematical description of bacterial traveling pulses},
author = {Nikolaos Bournaveas and Axel Buguin and Vincent Calvez and Benoît Perthame and Jonathan Saragosti and Pascal Silberzan},
journal= {arXiv preprint arXiv:0912.1792},
year = {2009}
}