昼夜节律振荡器的鲁棒夹带需要特定的相位响应曲线
定量方法
2015-05-20 v1 生物物理
摘要
许多生物体中维持昼夜节律的生物钟依赖于自持的生化振荡，这些振荡可以被外部线索（如光照）夹带到地球自转引起的24小时周期。然而，由于栖息地、天气条件或个体间线索感知机制的变异性，环境线索并不可靠。一个诱人的假设是，昼夜节律钟在进化过程中已经演化得能够对昼夜循环夹带时的日照或其他线索的波动具有鲁棒性。为了检验这一假设，我们根据相位响应曲线（PRC）分析了弱周期强迫振荡器的同步行为，该曲线测量了在不同相位施加扰动所引起的相位变化。我们建立了关键夹带特性（如稳定性和相移）的鲁棒性与PRC形状（由特定曲率或死区的存在表征）之间的一般关系。这一结果可应用于昼夜节律钟的计算模型，解释了不同强迫方案的不同鲁棒性特性。最后，对在几种生物体中实验测量的PRC的分析强烈表明，存在趋同进化，朝向维持一个准确且对环境波动鲁棒的时钟的最优策略。
引用
@article{arxiv.1012.1521,
title = {Robust entrainment of circadian oscillators requires specific phase response curves},
author = {Benjamin Pfeuty and Quentin Thommen and Marc Lefranc},
journal= {arXiv preprint arXiv:1012.1521},
year = {2015}
}