Interactions between Connected Half-Sarcomeres Produce Emergent Mechanical Behavior in a Mathematical Model of Muscle
Notice bibliographique
Résumé
Most reductionist theories of muscle attribute a fiber's mechanical properties to the scaled behavior of a single half-sarcomere. Mathematical models of this type can explain many of the known mechanical properties of muscle but have to incorporate a passive mechanical component that becomes approximately 300% stiffer in activating conditions to reproduce the force response elicited by stretching a fast mammalian muscle fiber. The available experimental data suggests that titin filaments, which are the mostly likely source of the passive component, become at most approximately 30% stiffer in saturating Ca2+ solutions. The work described in this manuscript used computer modeling to test an alternative systems theory that attributes the stretch response of a mammalian fiber to the composite behavior of a collection of half-sarcomeres. The principal finding was that the stretch response of a chemically permeabilized rabbit psoas fiber could be reproduced with a framework consisting of 300 half-sarcomeres arranged in 6 parallel myofibrils without requiring titin filaments to stiffen in activating solutions. Ablation of inter-myofibrillar links in the computer simulations lowered isometric force values and lowered energy absorption during a stretch. This computed behavior mimics effects previously observed in experiments using muscles from desmin-deficient mice in which the connections between Z-disks in adjacent myofibrils are presumably compromised. The current simulations suggest that muscle fibers exhibit emergent properties that reflect interactions between half-sarcomeres and are not properties of a single half-sarcomere in isolation. It is therefore likely that full quantitative understanding of a fiber's mechanical properties requires detailed analysis of a complete fiber system and cannot be achieved by focusing solely on the properties of a single half-sarcomere.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».