本頁只刊出中文翻譯與中文說明；英文原文請見下方原文連結。
原文連結
論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
心血管網絡透過多代血管的分支跨越身體。由此產生的結構可長距離輸送血液，透過毛細血管水平相對短程的擴散過程為所有細胞提供氧氣。實現毛細血管這種密度和普遍性的網絡結構特徵通常稱為空間填充。填充空間的策略有很多，但有些策略需要太多的建築材料或空間、輸送資源太慢或使用太多的能量在系統中移動血液，無法形成生物適應性結構。我們以經驗測量真實網絡（18 個人和 1 隻小鼠）的結構，並將這些觀察結果與模型網絡的預測進行比較，模型網絡充滿空間並受到一些指導生物學原理的約束。我們設計了一種數值方法，可以研究空間填充策略並確定哪些生物學原理影響網絡結構。僅針對單一原理的最佳化會創建不切實際的網絡，這些網絡代表了自然界中可以觀察到的可能結構的極端限制。我們首先研究兩個相互競爭的原則的極端限制：最小總材料和最小路徑長度。我們將這兩個原則結合起來，並在網絡層次結構中強制執行各種平衡閾值，這提供了一種新穎的方法，突出了生物網絡面臨的權衡，並產生了更符合我們的經驗數據的預測。