Simple models for quorum sensing: Nonlinear dynamical analysis
Notice bibliographique
Résumé
Quorum sensing refers to the change in the cooperative behavior of a collection of elements in response to the change in their population size or density. This behavior can be observed in chemical and biological systems. These elements or cells are coupled via chemicals in the surrounding environment. Here we focus on the change of dynamical behavior, in particular from quiescent to oscillatory, as the cell population changes. For instance, the silent behavior of the elements can become oscillatory as the system concentration or population increases. In this work, two simple models are constructed that can produce the essential representative properties in quorum sensing. The first is an excitable or oscillatory phase model, which is probably the simplest model one can construct to describe quorum sensing. Using the mean-field approximation, the parameter regime for quorum sensing behavior can be identified, and analytical results for the detailed dynamical properties, including the phase diagrams, are obtained and verified numerically. The second model consists of FitzHugh-Nagumo elements coupled to the signaling chemicals in the environment. Nonlinear dynamical analysis of this mean-field model exhibits rich dynamical behaviors, such as infinite period bifurcation, supercritical Hopf, fold bifurcation, and subcritical Hopf bifurcations as the population parameter changes for different coupling strengths. Analytical result is obtained for the Hopf bifurcation phase boundary. Furthermore, two elements coupled via the environment and their synchronization behavior for these two models are also investigated. For both models, it is found that the onset of oscillations is accompanied by the synchronized dynamics of the two elements. Possible applications and extension of these models are also discussed.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».