《15歲,成為國寶級天才科學家》第369章 如果當初好好學習數學就好了(1)

作者:制式希余·1小時前

梁輝握著話筒的手已經在微微發顫了。

他猜對了。

肖宿說可以。

梁輝的數學功底雖然跟不上肖宿講座的主體內容,但剛才那一段關於纖維叢和極小能量軌跡的表述,他大致聽懂了七八成。

肖宿用的是微分幾何的語言,但是他腦子裡自動翻譯成了腫瘤生物學的圖景,白質束的骨架結構、腫瘤細胞的遷移偏好、邊界條件的設定方式,這些他太熟了,熟到能在腦子裡直接跑一遍模擬。

也正是因為聽懂了,他才立刻意識到這裡有一個繞不開的問題。

“肖教授,”梁輝穩住聲音,語速不自覺地加快了,“您說的這個框架,核心前提是把白質束的擴散張量場當作一個靜態的約束邊界。

但是膠質母細胞瘤的侵襲過程中,腫瘤細胞分泌的穀氨酸會誘導神經元興奮性毒性死亡,P會降解細胞外基質,白質束的幾何結構在疾病程序中是在不斷被重塑的,這會大大破壞白質束的完整性。

也就是說,約束條件本身是時間依賴的。

這個纖維叢的底流形不是靜態的,它在被腫瘤自身不斷修改。這種情況下,您剛才定義的極小能量軌跡的邊界條件,要怎麼處理這種動態邊界問題呢?”

這個問題一問出來,前排幾個數學家的表情就變了。

舒爾茨本來靠在椅背上,聽到這個問題後微微坐直了身體。

他側過頭,低聲對格林說:“這個問題問的很關鍵啊,動態邊界的纖維叢,不是平移一個靜態框架就能解決的。”

格林點了點頭,目光落在肖宿身上,等著看他的反應。

肖宿聽完,表情沒什麼變化,只是微微偏了下頭。

“這個問題在數學上其實不是新問題。

白質束被腫瘤重塑的過程,本質上是一個邊界演化的自由邊界問題,如果你把白質束的降解速率和腫瘤細胞密度做耦合,那麼約束邊界的演化方程就可以用一個水平集方法來描述,把白質束邊界嵌入為高維函式的零水平集,然後用偏微分方程驅動邊界的運動。”

他在白板上又畫了一個小圖,幾條線向內收縮,旁邊寫了一個偏微分方程。

“在時間步n的約束邊界上求解極小能量軌跡,然後把軌跡上新預測的腫瘤位置代入邊界演化方程,更新白質束的破壞程度,再把更新後的邊界作為時間步n+1的約束條件。

每一步的極小能量軌跡仍然由和樂約束保證唯一性,邊界演化的連續性則由纖維叢聯絡的Lipschitz性質保證。

兩套方程交替迭代,格式是穩定的。”

他放下馬克筆,“這個做法在數值上沒什麼難度。”

梁輝聽完,腦子追著肖宿的推導了半天,才勉強跟上了基本邏輯,他下意識地點了點頭,緊接著又問了一個問題。

“好的肖教授,如果是這樣的話,這裡面還有一個更根本的困難。

膠質母細胞瘤不是一種均質的腫瘤,單細胞測序已經揭示它的瘤內異質性程度遠超大多數實體瘤,同一個病灶裡,不同亞克隆的侵襲能力差異很大,有的克隆偏好沿白質束遷移,有的克隆傾向於沿血管基底膜播散,有的克隆甚至能在細胞外基質中獨立開闢路徑,這些不同亞克隆的侵襲策略各不相同,但它們在同一個微環境中相互競爭、協同演化。

如果把腫瘤看作一個整體,用一個統一的極小能量軌跡來描述,就完全忽略了亞克隆之間的異質性。

但是如果要分克隆建模,不同克隆的能量泛函又要怎麼定義呢?它們之間的競爭關係又要怎麼在您的纖維叢框架裡體現呢?”

這個問題一齣,臺下頓時響起一陣窸窸窣窣的說話聲。

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