Search for universality in nonequilibrium cooperative phenomena using adherent cultured cells

使用贴壁培养细胞寻找非平衡合作现象的普遍性

• 批准号: 20K14435
• 负责人: 足立 景亮
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14435/
• 关键词: アクティブマター; 非平衡相転移; 相分離; 非線形ダイナミクス; 臨界現象; 細胞集団運動; 非平衡; 相転移; 協同現象; 普遍性; 培養細胞

細胞集団のようにエネルギーを利用して自ら運動する要素の集団はアクティブマターと呼ばれ、典型的な非平衡多体系として近年盛んに研究が進められている。本研究課題では、異なる非平衡系の間の関係にも注目することで、非平衡協同現象の普遍的性質の解明に取り組んでいる。昨年度は、接着細胞集団を単純化したモデルとしてアクティブ格子ガスを考え、細胞の接着基板などによって自己駆動の向きに空間的異方性が生じると協同現象が大きく変化し、密度の長距離にわたる相関や異方的な相分離などが起こりうることを提案した。当該年度は、より自然なモデルとして連続空間を動く粒子のモデルであるアクティブブラウン粒子を考え、空間的異方性がある場合に同様の協同現象の変化が起こるかどうかを調べた。まず、シミュレーションの結果から、アクティブ格子ガスとよく似た性質が現れることがわかり、空間異方性の効果の一般性が示唆された。さらに、アクティブモデルB+と呼ばれるアクティブマターの連続場モデルのシミュレーション・平均場解析を行い、アクティブマター特有のミクロ相分離が異方性によって抑制され、別の非平衡多体系である外場駆動系の引力誘起相分離と同じタイプのマクロ相分離が安定化されることがわかった。よりマクロな非平衡系として、進化や生態の個体群ダイナミクスを考え、非平衡物理学で発展してきた速度限界の考え方を応用することで、非線形な個体群ダイナミクスにおける速度限界を表す不等式を示した。特に、非線形ダイナミクスに特有の分岐現象の臨界点付近に注目して速度限界不等式を応用することで、臨界点付近で緩和が遅くなる現象（臨界緩和）を特徴づける指数に関する普遍的な不等式を導出した。

一组利用能量移动自己的元素，例如细胞种群，被称为活性物质，近年来作为典型的非平衡多体系统进行了积极研究。该研究主题还集中在不同的非平衡系统之间的关系上，并正在努力阐明非平衡合作现象的普遍特性。去年，我们将主动晶格气体视为粘附细胞群体的简化模型，并提出，当空间各向异性发生在由于细胞的粘附性基质引起的自动驾驶方向上时，合作现象可能会发生巨大变化，从而导致长距离相关性和反向相关性和异位相分散。在今年，我们将活动棕色颗粒（一种在连续空间中移动的颗粒模型）视为一个更自然的模型，并研究了在空间各向异性时是否发生了类似的合作现象变化。首先，模拟结果表明，出现与活性晶格气体相似的性能，表明空间各向异性的效果的普遍性。此外，进行了称为主动模型B+的活跃物质的连续现场模型的模拟和平均场分析，发现活动物质的麦克相应分离特征被各向异性抑制，并且与有吸引力的巨噬剂类型的分离与有吸引力的诱导的诱导的外部场驱动系统的相位分离，另一个非平衡系统，另一个非平衡多体型多物体稳定。通过将进化和生态种群动态视为一种更宏观的系统，并应用了在非平衡物理学中进化的速度限制的概念，我们显示出一种不平等的不平等，代表了非线性人口动态的速度限制。特别是，通过应用速度极限不平等，重点是非线性动力学独有的分支现象的临界点附近，我们对指数的普遍不平等得出了，该指数表征了在临界点附近放松放松的现象（临界点）。

项目成果

Theory of coexistence in biomolecular condensates based on sequence-dependent interactions

基于序列依赖性相互作用的生物分子凝聚体共存理论

• 发表时间: 2022
• 作者: 足立 景亮;川口 喬吾
• 通讯作者: 川口 喬吾

異方的アクティブ格子ガスにおける長距離相関とモティリティ誘起相分離

各向异性活性晶格气体中的长程关联和运动引起的相分离

• 发表时间: 2021
• 作者: Naoya Yanagisawa;Marie Tani and Rei Kurita;足立景亮
• 通讯作者: 足立景亮

異方的アクティブ格子ガスが示す長距離相関とモティリティ誘起相分離

各向异性活性晶格气体表现出的长程关联和运动引起的相分离

• 发表时间: 2022
• 作者: 足立景亮;中野裕義
• 通讯作者: 中野裕義

BCS-BECクロスオーバーにおける渦糸ホール効果の理論研究

BCS-BEC交叉中涡霍尔效应的理论研究

• 发表时间: 2022
• 作者: K. Ienaga;T. Hayashi;Y. Tamoto;S. Kaneko;S. Okuma;足立 景亮
• 通讯作者: 足立 景亮

BCS-BECクロスオーバーにおける次元性と磁場効果

BCS-BEC 交叉中的维度和磁场效应

• 发表时间: 2022
• 作者: Takezaki Taichi;Kato Seigo;Oguchi Takuya;Watanabe Shuto;Takahashi Kazumasa;Sasaki Toru;Kikuchi Takashi;Ito Hiroaki;足立 景亮
• 通讯作者: 足立 景亮