Identifying the mechanism for superdiffusivity in mouse fibroblast motility
Identifying the mechanism for superdiffusivity in mouse fibroblast motility
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确定小鼠成纤维细胞运动超扩散机制
DOI：
10.1371/journal.pcbi.1006732
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发表时间：
2017
影响因子：
4.3
通讯作者：
M. L. Manning
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
G. Passucci;M. Brasch;James H Henderson;V. Zaburdaev;M. L. Manning
我们试图表征小鼠成纤维细胞在2D基板上的运动性。利用自动跟踪技术，我们发现，细胞的轨迹是超扩散，位移规模在所有方向上都快于t1/2。已经提出了两种机制来解释其他细胞类型中的这种统计数据：具有Lévy分布运行时间的运行和翻滚行为，以及具有异质速度和旋转噪声的细胞集合。我们开发了一个自动化的工具包，直接比较细胞的轨迹，每个模型的预测，并证明了整体平均的量，如均方位移和速度自相关函数是同样适合任何一个模型。然而，这两个模型都没有正确地捕捉到由位移概率分布或转向角分布量化的短时间尺度行为。我们开发了一个混合模型，包括运行和翻滚的行为和异构噪声在运行期间，正确匹配的短时间尺度的行为，并表明运行时间不是Lévy分布。这里开发的分析工具应该是广泛有用的区分机制，在其他细胞类型和环境中的超扩散。
We seek to characterize the motility of mouse fibroblasts on 2D substrates. Utilizing automated tracking techniques, we find that cell trajectories are super-diffusive, where displacements scale faster than t1/2 in all directions. Two mechanisms have been proposed to explain such statistics in other cell types: run and tumble behavior with Lévy-distributed run times, and ensembles of cells with heterogeneous speed and rotational noise. We develop an automated toolkit that directly compares cell trajectories to the predictions of each model and demonstrate that ensemble-averaged quantities such as the mean-squared displacements and velocity autocorrelation functions are equally well-fit by either model. However, neither model correctly captures the short-timescale behavior quantified by the displacement probability distribution or the turning angle distribution. We develop a hybrid model that includes both run and tumble behavior and heterogeneous noise during the runs, which correctly matches the short-timescale behaviors and indicates that the run times are not Lévy distributed. The analysis tools developed here should be broadly useful for distinguishing between mechanisms for superdiffusivity in other cells types and environments.
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通讯作者：
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--
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