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human mammary epithelial cells exhibit a bimodal correlated random walk pattern人类乳腺上皮细胞表现出双峰相关随机游走模式
Human Mammary Epithelial Cells Exhibit a Bimodal
Correlated Random Walk Pattern
Alka A. Potdar1,2, Junhwan Jeon1,2, Alissa M. Weaver2,3, Vito Quaranta2,3, Peter T. Cummings 1,2,4*
1 Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Vanderbilt University, Nashville, Tennessee, United States of America, 2 Vanderbilt Integrative Cancer Biology
Center, Nashville, Tennessee, United States of America, 3 Department of Cancer Biology, Vanderbilt University Medical Center, Nashville, Tennessee, United States of
America, 4 Center for Nanophase Materials Sciences, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee, United States of America
Abstract
Background: Organisms, at scales ranging from unicellular to mammals, have been known to exhibit foraging behavior
´
described by random walks whose segments confirm to Levy or exponential distributions. For the first time, we present
evidence that single cells (mammary epithelial cells) that exist in multi-cellular organisms (humans) follow a bimodal
correlated random walk (BCRW).
Methodology/Principal Findings: Cellular tracks of MCF-10A pBabe, neuN and neuT random migration on 2-D plastic
substrates, analyzed using bimodal analysis, were found to reveal the BCRW pattern. We find two types of exponentially
distributed correlated flights (corresponding to what we refer to as the directional and re-orientation phases) each having
its own correlation between move step-lengths within flights. The exponential distribution of flight lengths was confirmed
using different analysis methods (logarithmic binning with normalization, survival frequency plots and maximum likelihood
estimation).
Conclusions/Significance: Because of the presence of non-uniform turn angle distribution of move step-lengths within a
flight
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