Bacterial Chemotaxis Reproduced by Collection of Self-Propelled Objects

これまでに、実験的にバクテリアの走化性を模倣した自己駆動粒子の走化性を実現し、そのメカニズムを説明するために数理モデルの構築を行ってきた。前年度までに、これらの成果をまとめていた内容を、今年度は確率微分方程式の観点から修正し、さらに数理解析を行った。これにより、run-and-tumbleのうち、runの距離のみに着目し、それが位置と移動方向に依存することで走化性を実現できることを示した。Langevan方程式の導出に際して、縮約の方法が適切であることを確認し、我々の導いた条件が正しいことを確認することができた。これらを踏まえて、論文を作成し、投稿した。いくつかの雑誌で不採択となり、最終的に、Scientific Reportsで採択直前まで進んだ。レビューの過程で、いくつかの指摘を受け、実験データの追加や解析の追加を行うことで、最終的には、粒の運動の解析から必要なパラメータを全て評価することができた。これらの表化パラメータを用いて、理論式に適用し、最終的に得られる確率分布を、実験で得られた粒子の存在確率の分布と比較したところ、定量的にうまく再現できることまで明らかにできた。

これまでに、実験的にバクテリアの走化性を模倣した自己駆動粒子の走化性を実現し、そのメカニズムを説明するために数理モデルの構築を行ってきた。前年度までに、これらの成果をまとめていた内容を、今年度は確率微分方程式の観点から修正し、さらに数理解析を行った。これにより、run-and-tumbleのうち、runの距離のみに着目し、それが位置と移動方向に依存することで走化性を実現できることを示した。Langevan方程式の導出に際して、縮約の方法が適切であることを確認し、我々の導いた条件が正しいことを確認することができた。これらを踏まえて、論文を作成し、投稿した。いくつかの雑誌で不採択となり、最終的に、Scientific Reportsで採択直前まで進んだ。レビューの過程で、いくつかの指摘を受け、実験データの追加や解析の追加を行うことで、最終的には、粒の運動の解析から必要なパラメータを全て評価することができた。これらの表化パラメータを用いて、理論式に適用し、最終的に得られる確率分布を、実験で得られた粒子の存在確率の分布と比較したところ、定量的にうまく再現できることまで明らかにできた。