基于非线性扩散-反应机制推断的稠密种群图灵斑图形成研究
定量方法
2023-11-09 v1 生物物理
摘要
反应-扩散系统已被提出作为图灵斑图形成与形态发生的模型。此类构造中通常采用的非克扩散模拟了粒子的布朗运动。构成该过程基础的生物与化学元素（如细胞和蛋白质）占据有限质量与体积，并在迁移过程中发生相互作用。我们提出了一种采用麦克斯韦-斯特凡（Maxwell-Stefan）公式的反应-扩散系统来构建扩散通量。该公式依赖于物种间力平衡，为相互作用元素提供了更真实的模型。我们还提出了一种基于变分系统推断的技术，从这些过程的时空数据中提取此类模型。我们表明，推断出的模型能够捕捉引发图灵斑图形成过程的局部图灵不稳定性特征。此外，推断模型的平衡解所形成的图灵斑图与观测数据相似。
引用
@article{arxiv.2311.04232,
title = {Pattern formation in dense populations studied by inference of nonlinear diffusion-reaction mechanisms},
author = {Siddhartha Srivastava and Krishna Garikipati},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.04232},
year = {2023}
}