DYNAMIC PATTERN IN CHEMICALLY-REACTING SYSTEMS
化学反应系统中的动态模式
基本信息
- 批准号:3276609
- 负责人:
- 金额:$ 10.92万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:1980
- 资助国家:美国
- 起止时间:1980-09-01 至 1991-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Dictyostelium arrhythmia biological models biological signal transduction biological transport calcium cell aggregation cell cell interaction cell growth regulation cell population study chemical reaction chemotaxis computer simulation cyclic AMP cyclic GMP histogenesis mathematical model mathematics
项目摘要
The long range objectives of this research are to further the understanding
of the dynamical behavior of aggregates of interacting cells, and to apply
this knowledge to problems of pattern formation in developmental biology
and to problems in physiology. The proposed research falls into three
major categories: (1) studies on signal detection, adaptation and
aggregation in Dictyostelium discoideum, (2) studies on synchronization,
phase-locking and other phenomena in coupled cells, and (3) studies on
pattern formation in generalized Turing systems. The specific aims in
(1)\are to extend a model of adaptation in Dictyostelium discoideum to
incorporate the dynamical behavior of the cyclic GMP network, to
incorporate adaptation and relay in a model for signaling and chemotaxis,
and to develop continuum descriptions of aggregation. The objectives in
(2) are to understand the dynamics of coupled cells, both forced and
unforced, under various modes of coupling, and to analyze a realistic model
of pacemaker cells with a view toward understanding simple models of
caridac arrhythmias. The aim in (3) is to study reaction-diffusion
equations with modulated diffusion coefficients to determine the
sensitivity of spatial pattern formation in such models to changes in the
size and shape of the developing tissue.
The approach to these problems will be as follows. First the relevant
experimental literature will be analyzed to provide guidance in the
formulation of the mathematical models. Next the governing equations will
be analyzed to develop a qualitative understanding of the model and its
parametric sensitivity. Finally the necessary analytical and numerical
techniques for solving the equations will be developed, and the numerical
simulations involved will be done.
The work on signal relay and adaptation will lead to a better understanding
of signaling, chemotaxis and aggregation in Dictyostelium discoideum, of
chemotaxis in other systems, and of the dynamics of calcium-cyclic
nucleotide networks. The studies on pattern formation will contribute to
the understanding of both normal and abnormal development in biological
systems, and in particular, to the understanding of how feedback control of
interactions between cells affects the stability and size-invariance of
prepatterns in developing systems. The analysis of synchronization in
cellular networks should provide insight into the origin of certain types
of cardiac arrhythmias, and may elucidate the role of various types of
cell-cell interactions in epileptogenesis.
这项研究的远程目标是进一步理解
相互作用细胞聚集的动态行为,并应用
这些知识是发展生物学中模式形成问题的知识
以及生理学问题。 拟议的研究分为三个
主要类别:(1)有关信号检测,适应和
dictyostelium discoideum的聚集,(2)同步研究,
耦合细胞中的相锁定和其他现象,以及(3)研究
广义图灵系统中的模式形成。 具体目的
(1)\是在Dictyostelium Discoideum中扩展适应模型
结合环状GMP网络的动态行为,
将适应和继电器纳入信号传导和趋化模型中,
并开发汇总的连续描述。 目标中的目标
(2)是要了解强迫和
在各种耦合模式下不强奸,并分析现实模型
起搏器细胞的观点,以了解简单的模型
卡里达克心律不齐。 (3)的目的是研究反应扩散
具有调制扩散系数的方程式以确定
在此类模型中,空间模式形成的敏感性对变化的变化
发育组织的大小和形状。
解决这些问题的方法将如下。 首先是相关的
将分析实验文献以在
数学模型的配方。 接下来,管理方程将
进行分析以对模型及其其建立定性的理解
参数灵敏度。 最后必要的分析和数值
将开发求解方程的技术和数值
涉及的模拟将进行。
信号继电器和适应的工作将带来更好的理解
信号传导,趋化性和聚集distyostelium discoideum,
其他系统中的趋化性和钙环的动力学
核苷酸网络。 关于模式形成的研究将有助于
对生物学正常发展和异常发育的理解
系统,尤其是了解反馈控制如何
细胞之间的相互作用会影响稳定性和尺寸不变性
开发系统中的预设。 同步分析
蜂窝网络应洞悉某些类型的起源
心律不齐,可以阐明各种类型的作用
癫痫发生中的细胞 - 细胞相互作用。
项目成果
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