几何线索在神经元生长中的作用

几何线索在神经元生长中起着至关重要的作用。在此，我们量化了在具有受控几何形状的表面上的轴突生长，并报告了一种定量描述生长锥运动的通用随机方法。我们表明，当微图案表面的周期性与生长锥的尺寸相匹配时，轴突在微图案表面上表现出强烈的方向对齐。具有均匀几何形状的表面上的生长锥动力学由带有确定性和随机性贡献的线性朗之万方程描述。相比之下，具有周期图案表面上的轴突生长的特征在于一组两个广义朗之万方程，其具有线性和二次速度依赖以及随机噪声。我们结合实验数据与理论分析来测量生长锥运动的关键参数：角分布、关联函数、扩散系数、特征速度和阻尼系数。我们证明，当图案的几何周期性接近生长锥的线性尺寸时，轴突动力学表现出从奥恩斯坦-乌伦贝克过程到非线性随机区域的跨越。生长对齐由表面几何决定，这完全由朗之万方程的确定性部分量化。这些结果为曲率感知蛋白的作用及其与几何线索的相互作用提供了新见解。