Inhaltsangabe
Das Verständnis der Dynamik der Zell- und Gewebebewegung ist ein wesentlicher Schritt zum Verständnis der Dynamik des Lebens und der biologischen Selbstorganisation. Biologische Bewegung ist einer der offensichtlichsten Ausdrücke der Selbstorganisation, da sie eine autonome Schaffung und regulierte Wirkung von Kräften erfordert, die zur Formbildung und Translokation von Zellen und Geweben führen. Die Themen des Buches umfassen intrazelluläre Motilität und Zytoplasmadynamik (z. Zellteilung), Einzelzellbewegung in unterschiedlichen extrazellulären Medien (z.B. Chemotaxis oder Kontaktführung), Zellaggregation und kooperative Bewegung (z.B. Zellschwärme oder Schnecken) und schließlich Zell-Zell-Wechselwirkungen in sich entwickelnden Geweben (z. Embryogenese oder Pflanzenbewegung). Die Dynamik, die der biologischen Bewegung zugrunde liegt, wird einerseits durch verschiedene Methoden der Bildverarbeitung und Korrelationsanalyse erklärt, andererseits durch physikalisch-chemische Theorien, die Entwicklung entsprechender mathematischer Modelle und Durchführung von Kontinuumsfeld- oder stochastischen Simulationen. Somit hat die Studie einen interdisziplinären Charakter, der typischerweise in der theoretischen und mathematischen Biologie zu finden ist. Seine Präsentation soll ein breites Publikum erreichen – von theoretisch interessierten Biowissenschaftlern, Ärzten und Biophysikern bis hin zu angewandten Mathematikern, die sich für die Anwendung nichtlinearer dynamischer Systeme und Simulationsalgorithmen interessieren. Das wichtigste Merkmal des Buches ist, dass es mögliche synergetische Mechanismen der Interaktion und Kooperation auf verschiedenen mikroskopischen auf molekularer Ebene von Zytoskelettpolymeren, Membranproteinen und extrazellulären Matrixfilamenten sowie auf der Ebene von Zellen und Zellgewebe berücksichtigt. Neue Ergebnisse betreffen die Aspekte der Filament- oder Zellausrichtung, verschiedene Modi der Kraftübertragung und die Bildung globaler Spannungsfelder. Letzterer Aspekt der mechanischen Zell-Zell-Kommunikation wird hervorgehoben, um die viel besser untersuchten Phänomene chemischer, genetischer oder elektrophysikalischer Kommunikation zu ergänzen.
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