耦合调控网络的形态发生：位置信息与比例调控的可靠控制

基于空间模式形成的非平衡机制，我们研究了如何通过局部耦合的离散动力学网络（类似于发育中多细胞生物体细胞的基因调控网络）来控制位置信息。作为示例，我们研究了在存在噪声以及细胞流的情况下，区域形成和比例调控的发育问题。我们发现，解决该任务的网络表现出信息处理的层级结构，其复杂度与活细胞的发育回路相当。比例调控可随系统规模缩放，并导致基因表达域边界清晰且精确定位，即使对于大量细胞也是如此。使用平均场近似对噪声诱导动力学进行的详细分析表明，在存在细胞运动的情况下，无论是静止系统还是生长系统，基因表达状态中的噪声都会稳定（而非破坏）空间模式。最后，我们讨论了这种机制如何在多细胞生物中高度动态的生长组织环境中实现。