Oliveri, Hadrien; Goriely, Alain · 2022 · Biomechanics and Modeling in Mechanobiology

Metadata

Authors: Oliveri, Hadrien; Goriely, Alain

Tags: #continuum-mechanics #cell-migration #reaction-diffusion

📄 Quick Note¶

摘要概述¶

本文是 Oxford 的 Oliveri 与 Goriely 撰写的一篇综述 (review paper)，系统梳理了过去约三十年间关于神经元 neurite（包括 axon 与 dendrite）生长与 morphogenesis 的数学建模工作。论文从生物物理机制出发，将 neurite 生长视为 elasticity、viscosity、growth、active forces、chemical signaling、adhesion 与 cellular transport 等多物理场耦合过程，并强调那些可解析求解的简单数学模型，以揭示非线性耦合下涌现的机制性洞见。综述覆盖三大主题——growth（轴突延伸、slow axonal transport、shaft stretching）、guidance（chemotaxis、haptotaxis、durotaxis、electrotaxis 等growth cone 趋向性行为）与 morphogenesis（branching、synaptogenesis 后的 stretch growth），并特别关注 mechanics 在其中的角色（growth cone traction、microtubule assembly、actomyosin 收缩）。作者指出，经典的"microtubule 静止、仅在 tip 装配"假说已被近期实验挑战，shaft 的 viscoelastic creep 与 adhesion 介导的拉伸同样关键，整体生长是 pushing/pulling forces 的复杂 interplay。

关键图表¶

Fig. 1 — 典型神经元示意图，展示 soma、dendrites、axon 及其末端的 growth cone，并附 cytoskeleton 局部放大：shaft 由 cross-linked microtubules 外包 actomyosin sheath 构成，growth cone 为 lamellipodium-like 结构，通过 filopodial protrusion 感知环境并产生 traction 拉动 shaft 延伸。该图是理解全文 mechanics 框架的基础。

（其余图表待精读时补充。）

与我的关联¶

虽然本文聚焦 neuronal growth，但其"将生长视为多物理场耦合的 continuum mechanics 问题"的建模范式与 vascular G&R（growth & remodeling）高度同构——shaft 的 viscoelastic creep、active contractile stress、adhesion-mediated traction 等机制可为动脉壁 cell-migration 与 tissue growth 的力学建模提供可迁移的解析框架与建模思路。