时间信号驱动多细胞信息网络的涌现
生物物理
2022-10-12 v1 分子网络
摘要
对环境刺激的协调响应对于多细胞生物至关重要。为克服细胞间异质性和单个细胞内噪声信号动力学的障碍，细胞必须有效地与同伴交换信息。然而，由外部信号驱动的集体信息传递的动力学与机制尚不清楚。在此，我们研究了在微流控装置中形成汇合单分子层并响应周期性 ATP 刺激的神经元细胞的钙动力学。利用格兰杰推断重建细胞间的潜在因果关系，我们发现细胞自组织成空间分散且时间平稳的网络，以通过间隙连接通道支持信息传递。因果网络的连通性取决于外部刺激的时间轮廓，其中短周期或具有小占空比的长周期导致连通性降低和网络拓扑破碎。我们建立了一个基于可通信激发单元的理论模型，重现了我们的观察。该模型进一步预测因果网络的连通性在最优通信强度下达到最大，这被实验所证实。总之，我们的结果表明神经元细胞间的信息传递受刺激时间轮廓的外部调节，并受细胞间通信的内部调节。
引用
@article{arxiv.2202.13462,
title = {Temporal signals drive the emergence of multicellular information networks},
author = {Guanyu Li and Ryan LeFebre and Alia Starman and Patrick Chappell and Andrew Mugler and Bo Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.13462},
year = {2022}
}
备注
27 pages, 19 figures