细胞迁移时间变化的香农熵
摘要：细胞迁移与细胞内信号通路（ICSP）和细胞外基质（ECM）显著相关，对许多生理和病理过程起着关键作用。 细胞迁移的效率通常被建模为持续随机行走（PRW），依赖于两个关键的运动参数，即迁移速度和持久性。 从嘈杂的实验数据中高效准确地提取这些关键的动力学参数通常是非常具有挑战性的。 我们使用归一化Shannon熵来量化细胞迁移动力学与扩散/弹道运动之间的偏离， 并根据迁移速度的傅里叶功率谱推导出细胞迁移的持久性。 此外，我们引入了基于小波功率谱的时变Shannon熵，展示了其优越性， 可以用来表征细胞迁移的时变持久性， 这通常是由复杂的时变细胞内或细胞外机制造成的。 我们应用这种方法分析了由不同的胞内和胞外机制调控的体外细胞迁移轨迹数据， 展示了丰富的动力学特性。 我们的分析表明，Shannon熵和小波变换的组合提供了一个简单有效的工具， 用于估计细胞迁移的持久性，这也可以在一定程度上反映ICSP-ECM的实时影响。
作者：Yanping Liu (a), Yang Jiao (b), Qihui Fan (c), Guoqiang Li (a), Jingru Yao (a), Gao Wang (a), Silong Lou (d), Guo Chen (a), Jianwei Shuai (e), Liyu Liu (a) ((a) Chongqing University, (b) Arizona State University, (c) Chinese Academy of Sciences, (d) Chongqing Cancer Hospital, (e) Xiamen University)
论文ID：2010.13532
分类：Biological Physics
分类简称：physics.bio-ph
提交时间：2021-07-07