从流向小窗口的概率通量恢复布朗梯度源的解析-随机混合模拟方法

是否可能根据布朗粒子流向位于区域边界上的小吸收窗口的稳态通量来恢复源的位置？为解答此问题，我们开发了一种数值方法以避免在整无限空间中追踪布朗轨迹。相反，我们从解析得到的逃逸概率表达式出发，在吸收窗口附近生成粒子。当布朗粒子由单点处的稳态梯度产生时，我们渐近地计算出在半空间边界和二维圆盘上分布的小吸收孔的通量，结果与随机模拟一致。我们还利用匹配渐近方法推导了小窗口间分裂概率的表达式。最后，当存在多于两个小吸收窗口时，我们展示了如何由扩散通量重建源的位置。本方法为感知扩散粒子梯度的机制这一细胞生物学中普遍存在的问题提供了计算第一性原理。