Meet kragveranderinge van 'n gegenereerde veselnetwerk wanneer dit met eksterne krag verplaas word: 8 stappe

2025 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2025-01-23 12:53

Selle kan interaksie hê met hul omliggende ekstrasellulêre matriks (ECM) en kan sowel van toepassing wees as reageer op kragte wat deur die ECM uitgeoefen word. Vir ons projek simuleer ons 'n onderling gekoppelde netwerk vesel wat as die ECM sal dien en kyk hoe die netwerk verander in reaksie op die beweging van een van die punte. Die ECM is gemodelleer as 'n onderling gekoppelde stelsel van vere wat aanvanklik in ewewig is met 'n netto krag van nul. Aangesien krag op die netwerk toegepas word in reaksie op die puntbeweging, probeer ons om die gekoppelde punte so op die krag te laat reageer dat hulle probeer om terug te keer na ewewig. Die krag word gemonitor deur die vergelyking F = k*x waar k die veerkonstante is en x die verandering in vesellengte is. Hierdie simulasie kan 'n algemene begrip gee van kragverspreiding in veselagtige netwerke, wat uiteindelik gebruik kan word om meganotransduksie te simuleer.

Stap 1: Genereer 'n NxN -matriks van eenvormige vierkante

Om die kode te begin, kies ons N wat die dimensies van ons netwerk (NxN) sal bepaal. Die waarde van N kan handmatig verander word om die netwerkafmetings soos nodig te verander. In hierdie voorbeeld, N = 8, dus het ons 'n 8x8 netwerk van punte. Nadat ons die matriks gegenereer het, verbind ons al die punte in die matriks met 'n lengte van 1 eenheid met behulp van die afstandformule, afstand = sqrt ((x2-x1)^2+(y2-y1)^2). Deur dit te doen, kry ons 'n netwerk van vierkante wat almal ewe verdeel is met 1 eenheid. Dit kan in figuur 101 gesien word.

Stap 2: Randomisering van die netwerk

In hierdie stap wil ons al die puntlokasies ewekansig, behalwe die buitenste punte wat ons grens vorm, randomiseer. Om dit te doen, vind ons eers al die matrikskoordinate wat gelyk is aan 0 of N. Dit is die punte wat die grens vorm. Vir die nie -grenspunte word die ligging gerandomiseer deur 'n ander ewekansige waarde van -.5 tot.5 by beide die x- en y -posisies te voeg. Die getekende ewekansige beeld kan in figuur 1 gesien word.

Stap 3: Kry nuwe afstande

Sodra ons gerandomiseerde netwerk gemaak is, vind ons weer die afstand tussen verbindingspunte deur die afstandformule te gebruik.

Stap 4: Kies 'n punt en vergelyk die afstand vanaf daardie punt met ander

In hierdie stap kan ons 'n interessante punt kies met behulp van die wyser, soos getoon in figuur 2. U hoef nie u wyser presies op die punt te skuif nie, want die kode pas dit aan by die naaste aansluitingspunt. Om dit te kan doen, bereken ons eers die afstand tussen alle gekoppelde punte en die punt wat ons pas gekies het. Nadat al die afstande bereken is, kies ons die punt met die kleinste afstand van die geselekteerde punt om die werklike geselekteerde punt te word.

Stap 5: Gaan na 'n nuwe punt

In hierdie stap, met behulp van die punt wat in die vorige stap gekies is, skuif ons die punt na 'n nuwe plek. Hierdie beweging word gedoen deur 'n nuwe posisie met die wyser te kies wat die vorige posisie sal vervang. Hierdie beweging sal gebruik word om 'n uitgeoefende krag na te boots as gevolg van verandering in die veerlengte. In die blou figuur word 'n nuwe ligging gekies. In die volgende figuur kan die beweging visualiseer word deur die oranje verbindings, wat die nuwe plekke is, in teenstelling met die blou verbindings wat die ou plekke was.

Stap 6: Force = K*afstand

In hierdie stap pas ons die vergelykingskrag = k*afstand toe, waar k 'n konstante 10 is vir kollageenvesels. Omdat die veselnetwerk by sy ewewigstoestand begin, is die netto krag 0. Ons skep 'n nulvektor die lengte van die matriks wat ons vroeër gegenereer het om hierdie ewewig voor te stel.

Stap 7: Verander netwerkbeweging as gevolg van die verplaasde punt

In hierdie stap simuleer ons die beweging van die netwerk in reaksie op die puntbeweging om terug te keer na sy ewewigstoestand. Ons begin deur die nuwe afstande tussen twee punte te vind. Hiermee kan ons die verandering in vesellengte vind deur na die verskil tussen die ou en nuwe afstande te kyk. Ons kan ook sien watter punte beweeg het en ook die punte waarmee hulle gekoppel is deur die nuwe en ou puntlokasies te vergelyk. Dit stel ons in staat om te sien watter punte moet beweeg in reaksie op die uitgeoefende krag. Die rigting van die beweging kan in sy x- en y -komponente afgebreek word, wat 'n 2D -rigtingsvektor gee. Deur die k -waarde, afstandsverandering en rigtingvektor te gebruik, kan ons die kragvektor bereken wat gebruik kan word om ons punte na ewewig te beweeg. Ons gebruik hierdie afdeling van die kode 100 keer, elke keer in stappe van Force*.1. Deur die kode 100 keer uit te voer, kan ons uiteindelik weer ewewig bereik en deur randvoorwaardes na te kom, sien ons 'n verandering in die netwerk in plaas van bloot 'n hele verskuiwing. Die netwerkbeweging kan in figuur 3 gesien word, met die geel die bewegende posisies en die blou die vorige.

Stap 8: Klaar kode

In hierdie afdeling is 'n afskrif van ons kode aangeheg. Pas dit gerus aan volgens u behoeftes met die modellering van verskillende netwerke!