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目次

マレー数理生物学 応用編 パターン形成の数理とバイオメディカルへの応用

マレー数理生物学 応用編 パターン形成の数理とバイオメディカルへの応用

  • James D.Murray(著)/ 三村 昌泰(総監修)/ 河内 一樹(ほか監修)/ 勝瀬 一登(ほか訳)
  • 第1章 複数種の波動とその実用
    • 1.1 直観によるアプローチ
    • 1.2 捕食者−被食者系における追跡逃避波
    • 1.3 イギリスのハイイロリスに関する空間的拡散の競争モデル
    • 1.4 遺伝子組換え生物の広がり
    • 1.5 BZ反応のフロント進行波
    • 1.6 興奮性媒体における波
    • 1.7 振動の機構を有する反応拡散系における進行波列
    • 1.8 螺旋波
    • 1.9 λ−ω反応拡散系の螺旋波解
  • 第2章 反応拡散系による空間パターン形成
    • 2.1 生物学におけるパターンの役割
    • 2.2 反応拡散メカニズム(チューリングメカニズム)
    • 2.3 拡散誘導不安定性が生じる一般的な条件:線形安定性解析,空間パターンの発展
    • 2.4 反応拡散メカニズムによるパターン形成の初期段階の詳細な解析
    • 2.5 分散関係,チューリング領域,スケール,領域の形状がパターン形成に及ぼす効果
    • 2.6 モード選択と分散関係
    • 2.7 1種モデルによるパターン形成:トウヒノシントメハマキのモデルにおける空間的非一様性
    • 2.8 対流を伴う単一個体群相互作用拡散系による空間パターン:生態制御戦略
    • 2.9 反応拡散系において空間パターンが形成されない条件
  • 第3章 動物の体表パターンを始めとする反応拡散メカニズムの応用例
    • 3.1 哺乳類の体表パターン−「ヒョウの斑点はどうしてできたか」
    • 3.2 奇形:体表パターン異常の例
    • 3.3 チョウの翅に見られるパターン形成
    • 3.4 アセタブラリア属における輪生パターンのモデリング
  • 第4章 成長する領域でのパターン形成:アリゲイターとヘビ
    • 4.1 ワニの縞パターン形成:実験
    • 4.2 モデリングのコンセプト:縞模様形成の時期の決定
    • 4.3 アリゲイターの縞とシャドウストライプ
    • 4.4 アリゲイターの歯牙原基の空間パターン形成:背景と関連事項
    • 4.5 歯牙誘導の生物学
    • 4.6 歯牙原基形成のモデリング:背景
    • 4.7 ワニの歯牙パターン形成のモデルメカニズム
    • 4.8 結果および実験データとの比較
    • 4.9 数値予測による実験
    • 4.10 アリゲイターの歯牙の空間パターン形成の結語
    • 4.11 ヘビの色素パターン形成
    • 4.12 細胞走化性モデルメカニズム
    • 4.13 ヘビの単純または複雑なパターン要素
    • 4.14 細胞走化性系によるパターン形成の伝播
  • 第5章 バクテリアのパターン形成と走化性
    • 5.1 背景と実験結果
    • 5.2 大腸菌の半固体培地実験におけるモデルメカニズム
    • 5.3 液体培地モデル:パターン形成の直観的解析
    • 5.4 解析結果と数値解の解釈
    • 5.5 ネズミチフス菌の半固体培地実験におけるモデルメカニズム
    • 5.6 基本的な半固体培地モデルの線形解析
    • 5.7 非線形解析に関する簡潔な概要とその結果
    • 5.8 シミュレーションの結果,パラメータ空間,基本的なパターン
    • 5.9 実験に沿った初期条件に対する数値解析の結果
    • 5.10 半固体培地モデルメカニズムによるスウォームリングパターン
    • 5.11 枯草菌における分岐パターン
  • 第6章 パターン・形態を生み出す力学的理論
    • 6.1 導入と問題意識,生物学的背景
    • 6.2 間葉組織の形態形成に対する力学モデル
    • 6.3 線形解析,分散関係,パターン形成の可能性
    • 6.4 簡単な力学モデル:複雑な分散関係をもつ空間パターンの形成
    • 6.5 羽原基の周期的パターン
    • 6.6 肢発生における軟骨凝集と形態形成則
    • 6.7 指紋のパターン形成
    • 6.8 表皮組織のメカノケミカルモデル
    • 6.9 微絨毛の形成
    • 6.10 複雑なパターン形成と組織間相互作用モデル
  • 第7章 進化,形態形成の規則,発生拘束と奇形
    • 7.1 進化と形態形成
    • 7.2 脊椎動物の肢の軟骨形成における進化と形態形成の規則
    • 7.3 奇形
    • 7.4 発生拘束,形態形成則と進化の行く末
  • 第8章 血管網形成の理論
    • 8.1 生物学的背景と動機
    • 8.2 脈管形成における細胞−基質間相互作用
    • 8.3 パラメータの値
    • 8.4 モデル方程式の解析
    • 8.5 網状パターン:数値シミュレーションと結論
  • 第9章 表皮の創傷治癒
    • 9.1 創傷治癒の小史
    • 9.2 生物学的背景:表皮の創
    • 9.3 表皮の創傷治癒モデル
    • 9.4 モデルの無次元型,線形安定性,パラメータ値
    • 9.5 表皮の創傷治癒モデルの数値解
    • 9.6 表皮モデルの進行波解
    • 9.7 表皮創傷治癒モデルの臨床的示唆
    • 9.8 胎児の表皮の修復メカニズム
    • 9.9 胎児の創におけるアクチンの整列:力学モデル
    • 9.10 2次元における,アクチン線維の応力による整列の力学モデル
  • 第10章 真皮の創傷治癒
    • 10.1 背景と動機−一般論と生物学
    • 10.2 創傷治癒の仕組みと最初のモデル
    • 10.3 その後の発展の概説
    • 10.4 線維芽細胞駆動性の創傷治癒モデル:残留歪みと組織再構築
    • 10.5 モデル方程式の解と,実験との比較
    • 10.6 Cook(1995)の創傷治癒モデル
    • 10.7 基質の生成と分解
    • 10.8 向き付けられた環境中における細胞運動
    • 10.9 組織構造をもつ真皮創傷治癒のモデル
    • 10.10 病的瘢痕の構造についての1次元モデル
    • 10.11 創傷治癒についての未解決問題
    • 10.12 結語:創傷治癒について
  • 第11章 脳腫瘍の増殖と制御
    • 11.1 医学的背景
    • 11.2 神経膠腫の増殖と浸潤の基本的な数理モデル
    • 11.3 in vitroでの腫瘍の拡散:パラメータの評価
    • 11.4 ラットの脳における腫瘍の浸潤
    • 11.5 ヒトの脳における腫瘍の浸潤
    • 11.6 治療のシナリオのモデリング:総評
    • 11.7 均一な組織における腫瘍切除のモデリング
    • 11.8 切除後の腫瘍の再発に対する解析的解法
    • 11.9 脳組織が不均一である場合の外科的切除のモデリング
    • 11.10 化学療法が腫瘍増殖に及ぼす影響のモデリング
    • 11.11 腫瘍の多クローン性と細胞の変異のモデリング
  • 第12章 パターン形成の神経モデル
    • 12.1 シンプルな活性化−抑制モデルによる,神経発火の空間パターン形成
    • 12.2 視覚野における縞形成のメカニズム
    • 12.3 幻視パターンを生み出す脳機構のモデル
    • 12.4 殻のパターンに関する神経活動モデル
    • 12.5 シャーマニズムと岩絵
  • 第13章 地理的拡散と防疫
    • 13.1 流行の空間的拡散の単純モデル
    • 13.2 1347〜1350年のヨーロッパにおける黒死病の蔓延
    • 13.3 狂犬病の略歴
    • 13.4 狂犬病のキツネへの蔓延Ⅰ:背景と単純モデル
    • 13.5 狂犬病のキツネへの蔓延Ⅱ:3種(SIR)モデル
    • 13.6 未流行地帯への伝播に基づく制御戦略
    • 13.7 狂犬病バリアの幅についての解析的な近似
    • 13.8 2次元流行波とキツネの空間依存的な個体密度の影響
    • 13.9 狂犬病の空間的拡散におけるキツネの免疫の効果
  • 第14章 オオカミの縄張り,オオカミとシカの相互作用と生存
    • 14.1 序論,オオカミの生態学
    • 14.2 オオカミの群れの縄張り形成モデル:単一の群れの行動圏モデル
    • 14.3 複数の群れのオオカミの縄張りモデル
    • 14.4 オオカミとシカの捕食者−被食者モデル
    • 14.5 オオカミの縄張り形成とシカの生存に関するまとめ
    • 14.6 コヨーテの行動圏パターン
    • 14.7 チペワ族とスー族の部族間抗争(1750〜1850年頃)
  • 付録A 有界領域におけるラプラシアン作用素に関する一般的結果