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Enregistrement W4399993852 · doi:10.1101/2024.06.24.600484

Foci, waves, excitability : self-organization of phase waves in a model of asymmetrically coupled embryonic oscillators

2024· preprint· en· W4399993852 sur OpenAlexaff
Kaushik Roy, Paul François

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2024
Typepreprint
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueNonlinear Dynamics and Pattern Formation
Établissements canadiensUniversité de MontréalMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPhase (matter)Embryonic stem cellPhysicsNeuroscienceSelf-organizationChemistryBiologyQuantum mechanicsGenetics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The ‘segmentation clock’ is an emergent embryonic oscillator that controls the periodic formation of vertebrae precursors (or somites). It relies on the self-organization at the Pre Somitic Mesoderm (PSM) level of multiple coupled cellular oscillators. Dissociation-reaggregation experiments have further revealed that ensembles made of such cellular oscillators self-organize into an oscillatory bidimensional system, showing concentric waves around multiple foci. Here, we systematically study the dynamics of a two dimensional lattice of phase oscillators locally coupled to their nearest neighbors through a biharmonic coupling function, of the form sin θ + Λ sin 2 θ . This coupling was inferred from the Phase Response Curve (PRC) of entrainment experiments on cell cultures, leading to the formulation of a minimal Elliptic Radial Isochron Cycle (ERIC) phase model. We show that such ERIC-based coupling parsimoniously explains the emergence of self-organized concentric phase wave patterns around multiple foci, for a range of weak couplings and wide distributions of initial random phases, closely mimicking experimental conditions. We further study extended modalities of this problem to derive an atlas of possible behaviours. In particular, we predict the dominant observation of spirals over target wave patterns for initial phase distributions wider than approximately π . Since PSM cells further display properties of an excitable system, we also introduce excitability into our simple model, and show that it also supports the observation of concentric phase waves for the conditions of the experiment. Our work suggests important modifications that can be made to the simple phase model with Kuramoto coupling, that can provide further layers of complexity and can aid in the explanation of the spatial aspects of self-organization in the segmentation clock.

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 enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,006

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
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,012
Tête enseignante GPT0,227
Écart entre enseignants0,215 · 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

Citations0
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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