MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W4319747656 · doi:10.3389/fams.2023.1110497

Symmetry-breaking bifurcations for compartmental reaction kinetics coupled by two bulk diffusing species with comparable diffusivities in 2-D

2023· article· en· W4319747656 sur OpenAlexafffund
Merlin Pelz, Michael J. Ward

Notice bibliographique

RevueFrontiers in Applied Mathematics and Statistics · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueNonlinear Dynamics and Pattern Formation
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésSteady state (chemistry)Reaction–diffusion systemSymmetry breakingDiffusionOdeEigenvalues and eigenvectorsNonlinear systemChemistryPhysicsThermodynamicsMathematical analysisMathematicsQuantum mechanics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

For a 2-D coupled PDE-ODE bulk-cell model, we investigate symmetry-breaking bifurcations that can emerge when two bulk diffusing species are coupled to two-component nonlinear intracellular reactions that are restricted to occur only within a disjoint collection of small circular compartments, or “cells,” of a common small radius that are confined in a bounded 2-D domain. Outside of the union of these cells, the two bulk species with comparable diffusivities and bulk degradation rates diffuse and globally couple the spatially segregated intracellular reactions through Robin boundary conditions across the cell boundaries, which depend on certain membrane reaction rates. In the singular limit of a small common cell radius, we construct steady-state solutions for the bulk-cell model and formulate a nonlinear matrix eigenvalue problem that determines the linear stability properties of the steady-states. For a certain spatial arrangement of cells for which the steady-state and linear stability analysis become highly tractable, we construct a symmetric steady-state solution where the steady-states of the intracellular species are the same for each cell. As regulated by the ratio of the membrane reaction rates on the cell boundaries, we show for various specific prototypical intracellular reactions, and for a specific two-cell arrangement, that our 2-D coupled PDE-ODE model admits symmetry-breaking bifurcations from this symmetric steady-state, leading to linearly stable asymmetric patterns, even when the bulk diffusing species have comparable or possibly equal diffusivities. Overall, our analysis shows that symmetry-breaking bifurcations can occur without the large diffusivity ratio requirement for the bulk diffusing species as is well-known from a Turing stability analysis applied to a spatially uniform steady-state for typical two-component activator-inhibitor systems. Instead, for our theoretical compartmental-reaction diffusion bulk-cell model, our analysis shows that the emergence of stable asymmetric steady-states can be controlled by the ratio of the membrane reaction rates for the two species. Bifurcation theoretic results for symmetric and asymmetric steady-state patterns obtained from our asymptotic theory are confirmed with full numerical PDE simulations.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0000,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,242
Écart entre enseignants0,228 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations5
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueFrontiers in Applied Mathematics and StatisticsMême sujetNonlinear Dynamics and Pattern FormationTravaux en français237 207