降低噪声同时保持高灵敏度的自由能代价
生物物理
2015-09-16 v1 统计力学
亚细胞过程
摘要
生命系统需要具有高度响应性，同时保持低涨落。由于涨落耗散定理（FDT），这些目标在平衡系统中是不相容的。本文中，我们表明，由自由能消耗驱动而远离平衡态的生物感官系统，能够在保持高响应性的同时降低其内在涨落。通过发展大肠杆菌趋化途径的连续介质理论，我们证明适应可以理解为受自由能耗散控制的非平衡相变，其特征是FDT的破缺。我们表明，短时间的最大响应通过自由能耗散得到增强。同时，低频涨落和适应误差分别随自由能耗散以代数和指数方式减小。
引用
@article{arxiv.1505.07413,
title = {The free energy cost of reducing noise while maintaining a high sensitivity},
author = {Pablo Sartori and Yuhai Tu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1505.07413},
year = {2015}
}