基于具有非瞬时翻转的动力学输运方程的趋化聚集火山效应数值研究
偏微分方程分析
2022-09-05 v2 适应与自组织系统
生物物理
摘要
基于考虑内部适应动力学及有限翻转时长的动力学输运方程，通过蒙特卡洛（MC）模拟研究了在单峰化学信号分布下趋化细菌的聚集。研究发现存在两种不同的适应时间区间，其间适应时间对聚集行为的影响相反；即当适应时间与运行持续时间相当时，聚集随适应时间增大而愈发陡峭，而当适应时间与群体密度的扩散时间相当时，聚集随适应时间增大而更弥散。此外，在翻转时长足够大的大适应时间区间，聚集剖面变为双峰（火山）状，而在小适应时间区间则始终为单峰。本研究的一个显著成果是确定了火山效应的参数区间与标度。即，通过将 MC 模拟结果与在小、大适应时间标度下各自得到的连续极限模型比较，阐明了火山效应源于扩散、适应与有限翻转时长的耦合，其发生于大适应时间标度。
引用
@article{arxiv.2204.03926,
title = {Numerical study of the volcano e ect in chemotactic aggregation based on a kinetic transport equation with non-instantaneous tumbling},
author = {Shugo Yasuda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.03926},
year = {2022}
}