Synchronized Memory-Dependent Intracellular Oscillations for a Cell-Bulk ODE-PDE Model in \(\boldsymbol {\mathbb {R}^2}\)
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. For a cell-bulk ODE-PDE model in [Formula: see text], a hybrid asymptotic-numerical theory is developed to provide a new theoretical and computationally efficient approach for studying how oscillatory dynamics associated with spatially segregated dynamically active “units” or “cells” are regulated by a PDE bulk diffusion field that is both produced and absorbed by the entire cell population. The study of oscillator synchronization in a PDE diffusion field was one of the initial aims of Yoshiki Kuramoto’s foundational work. For this cell-bulk model, strong localized perturbation theory, as extended to a time-dependent setting, is used to derive a new integro-differential ODE system that characterizes intracellular dynamics in a memory-dependent bulk diffusion field. For this nonlocal reduced system, a novel fast time-marching scheme, relying in part on the sum-of-exponentials method to numerically treat convolution integrals, is developed to rapidly and accurately compute numerical solutions to the integro-differential system over long time intervals. For a particular choice of two-component reaction kinetics, a wide variety of large-scale oscillatory dynamical behavior including phase synchronization, mixed-mode oscillations, and quorum-sensing are illustrated for various ranges of the influx and efflux permeability parameters, the bulk degradation rate and bulk diffusivity, and the specific spatial configuration of cells. Results from our fast algorithm, obtained in under one minute of CPU time on a laptop, are benchmarked against PDE simulations of the cell-bulk model, which are performed with a commercial PDE solver, that have run-times that are orders of magnitude larger.
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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) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 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) | 0,006 | 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 ».