Nonreciprocal synchronization in embryonic oscillator ensembles
Notice bibliographique
Résumé
Synchronization of coupled oscillators is a universal phenomenon encountered across different scales and contexts e.g., chemical wave patterns, superconductors and the unison applause we witness in concert halls. The existence of common underlying coupling rules define universality classes, revealing a fundamental sameness between seemingly distinct systems. Identifying rules of synchronization in any particular setting is hence of paramount relevance. Here, we address the coupling rules within an embryonic oscillator ensemble linked to vertebrate embryo body axis segmentation. In vertebrates, the periodic segmentation of the body axis involves synchronized signaling oscillations in cells within the presomitic mesoderm (PSM), from which somites, the pre-vertebrae, form. At the molecular level, it is known that intact Notch-signaling and cell-to-cell contact is required for synchronization between PSM cells. However, an understanding of the coupling rules is still lacking. To identify these, we develop a novel experimental assay that enables direct quantification of synchronization dynamics within mixtures of oscillating cell ensembles, for which the initial input frequency and phase distribution are known. Our results reveal a “winner-takes-it-all” synchronization outcome i.e., the emerging collective rhythm matches one of the input rhythms. Using a combination of theory and experimental validation, we develop a new coupling model, the “Rectified Kuramoto” (ReKu) model, characterized by a phase-dependent, non-reciprocal interaction in the coupling of oscillatory cells. Such non-reciprocal synchronization rules reveal fundamental similarities between embryonic oscillators and a class of collective behaviours seen in neurons and fireflies, where higher level computations are performed and linked to non-reciprocal synchronization.
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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) | 0,000 | 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) | 0,001 | 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 ».