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Mathematical Investigation of Hydrodynamic Contributions to Amoeboid Cell Motility in Physarum polycephalum.

机译：多头Phys草中动员细胞动力的流体力学数学研究。

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摘要

In this work, we investigate the role of intracellular fluid flow in the migration of Physarum polycephalum. We develop two distinct models. Initially, we model the intracellular space of a physarum plasmodium as a peristaltic chamber. We derive a PDE relating the deformation of the chamber boundary and the flux of fluid along the chamber center line. We then solve this PDE for two distinct boundary deformations and evaluate the characteristic stress associated with the peristaltic flow. We compare the derived stress, as well as the relative phase of the deformation and flow waves, with values seen in experiments. Second, we develop a poro-elastic model of the interior of physarum that accounts for cytoskeletal structure, as well as adhesive interactions with the substrate. We develop this model within a framework similar to the Immersed Boundary method, which readily allows for computer simulation. We then use this model to simulate cell crawling across a range of parameters that characterize the coordination of adhesion to the substrate. We identify a spatio-temporal form of adhesion coordination that is consistent with experiments. We also show that this form is both efficient and robust, when compared to similar forms of adhesion coordination.
机译：在这项工作中，我们调查细胞内流体流动在in头cephal迁移中的作用。我们开发了两个不同的模型。最初，我们模拟了作为疟原虫腔室的血浆血浆的细胞内空间。我们推导了一个PDE，该PDE与腔室边界的变形和沿着腔室中心线的流体通量有关。然后，我们针对两个明显的边界变形求解该PDE，并评估与蠕动流相关的特征应力。我们将导出的应力以及变形和流波的相对相位与实验中看到的值进行比较。第二，我们建立了一个内部结构的孔隙弹性模型，该模型解释了细胞骨架结构以及与底物之间的粘附性相互作用。我们在类似于“浸入边界”方法的框架中开发了该模型，该方法可以轻松进行计算机模拟。然后，我们使用此模型来模拟跨参数表征单元格与底物之间的配位协调的细胞爬行。我们确定时空形式的粘附协调与实验一致。我们还显示，与类似形式的粘合配合相比，这种形式既有效又坚固。

著录项

  • 作者

    Lewis, Owen Leslie.;

  • 作者单位

    University of California, Davis.;

  • 授予单位 University of California, Davis.;
  • 学科 Mathematics.;Applied mathematics.;Biophysics.
  • 学位 Ph.D.
  • 年度 2014
  • 页码 126 p.
  • 总页数 126
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
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