<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Cell Dev. Biol.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Cell and Developmental Biology</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Cell Dev. Biol.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-634X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1274127</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fcell.2023.1274127</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Cell and Developmental Biology</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Random walk and cell morphology dynamics in <italic>Naegleria gruberi</italic>
</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Uwamichi et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fcell.2023.1274127">10.3389/fcell.2023.1274127</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Uwamichi</surname>
<given-names>Masahito</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2164445/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/investigation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/validation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/visualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Miura</surname>
<given-names>Yusuke</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/investigation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Kamiya</surname>
<given-names>Ayako</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Imoto</surname>
<given-names>Daisuke</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2516521/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/investigation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/visualization/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Sawai</surname>
<given-names>Satoshi</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff4">
<sup>4</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1031637/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/funding-acquisition/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/project-administration/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/resources/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>Graduate School of Arts and Sciences</institution>, <institution>The University of Tokyo</institution>, <addr-line>Tokyo</addr-line>, <country>Japan</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>Graduate School of Medicine</institution>, <institution>The University of Tokyo</institution>, <addr-line>Tokyo</addr-line>, <country>Japan</country>
</aff>
<aff id="aff3">
<sup>3</sup>
<institution>Second Department of Forensic Science</institution>, <institution>National Research Institute of Police Science</institution>, <addr-line>Chiba</addr-line>, <country>Japan</country>
</aff>
<aff id="aff4">
<sup>4</sup>
<institution>Research Center for Complex Systems Biology</institution>, <institution>Universal Biology Institute</institution>, <institution>The University of Tokyo</institution>, <addr-line>Tokyo</addr-line>, <country>Japan</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1349347/overview">Toshiyuki Nakagaki</ext-link>, Hokkaido University, Japan</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1879920/overview">Makoto Iima</ext-link>, Hiroshima University, Japan</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1118756/overview">Kenta Ishimoto</ext-link>, Kyoto University, Japan</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Satoshi Sawai, <email>cssawai@mail.ecc.u-tokyo.ac.jp</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>01</day>
<month>11</month>
<year>2023</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2023</year>
</pub-date>
<volume>11</volume>
<elocation-id>1274127</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>07</day>
<month>08</month>
<year>2023</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>09</day>
<month>10</month>
<year>2023</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2023 Uwamichi, Miura, Kamiya, Imoto and Sawai.</copyright-statement>
<copyright-year>2023</copyright-year>
<copyright-holder>Uwamichi, Miura, Kamiya, Imoto and Sawai</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>Amoeboid cell movement and migration are wide-spread across various cell types and species. Microscopy-based analysis of the model systems <italic>Dictyostelium</italic> and neutrophils over the years have uncovered generality in their overall cell movement pattern. Under no directional cues, the centroid movement can be quantitatively characterized by their persistence to move in a straight line and the frequency of re-orientation. Mathematically, the cells essentially behave as a persistent random walker with memory of two characteristic time-scale. Such quantitative characterization is important from a cellular-level ethology point of view as it has direct connotation to their exploratory and foraging strategies. Interestingly, outside the amoebozoa and metazoa, there are largely uncharacterized species in the excavate taxon Heterolobosea including amoeboflagellate <italic>Naegleria</italic>. While classical works have shown that these cells indeed show typical amoeboid locomotion on an attached surface, their quantitative features are so far unexplored. Here, we analyzed the cell movement of <italic>Naegleria gruberi</italic> by employing long-time phase contrast imaging that automatically tracks individual cells. We show that the cells move as a persistent random walker with two time-scales that are close to those known in <italic>Dictyostelium</italic> and neutrophils. Similarities were also found in the shape dynamics which are characterized by the appearance, splitting and annihilation of the curvature waves along the cell edge. Our analysis based on the Fourier descriptor and a neural network classifier point to importance of morphology features unique to <italic>Naegleria</italic> including complex protrusions and the transient bipolar dumbbell morphologies.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>
<italic>Naegleria</italic>
</kwd>
<kwd>persistent random walk</kwd>
<kwd>cell migration</kwd>
<kwd>cell shape analysis</kwd>
<kwd>pseudopodium</kwd>
<kwd>cell polarity</kwd>
</kwd-group>
<contract-num rid="cn001">JP19H05801 JP22H05673</contract-num>
<contract-num rid="cn002">CREST JPMJCR1923</contract-num>
<contract-num rid="cn003">RGP0051/2021</contract-num>
<contract-sponsor id="cn001">Japan Society for the Promotion of Science<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100001691</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn002">Japan Science and Technology Agency<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100002241</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn003">Human Frontier Science Program<named-content content-type="fundref-id">10.13039/100004412</named-content>
</contract-sponsor>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Evolutionary Developmental Biology</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Combinatorial use of persistent motion and reorientation is a common feature found in cell movement. Be it bacterial swimming or amoeboid crawling, persistent movement allows cells to gain most distance in one preferred direction so as to facilitate efficient escape from hazards or conversely attraction to nutrients. Reorientation on the other hand is not only required to adjust direction of persistent movement but also to facilitate cells to randomly explore and survey uncertain extracellular environments (<xref ref-type="bibr" rid="B63">Viswanathan et al., 1999</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B4">Bartumeus et al., 2002</xref>). In <italic>E. coli</italic> bacteria, the cell movement consists of a period of straight run interrupted by a stall or &#x201c;tumble&#x201d; where flagellar rotation reverses and cells reorient in random directions. The frequency of tumbling is regulated through a chemosensory system so as to provide orientation bias towards an attractant or away from a repellent. The exact nature of such motility pattern determines how well <italic>E. coli</italic> cells disperse (<xref ref-type="bibr" rid="B58">Taktikos et al., 2013</xref>). In the amoeboid movement, pseudopodal protrusions enriched in branched F-actin networks (<xref ref-type="bibr" rid="B42">Pollard, 2007</xref>) are formed transiently and can guide cells in different orientations. In addition, a confined region of the plasma membrane needs to retract in order to realize net displacement. In many cell types, cortical F-actin that is crosslinked with myosin II is enriched in such contractile membrane regions (<xref ref-type="bibr" rid="B6">Chi et al., 2014</xref>). Persistent movement arises when a cell has mono-polarity meaning that it has a single dominating leading edge and a retracting trailing end. The occurrence and location of these organizational events along the plasma membrane determine the sequential appearance of plasma membrane protrusions and rear retractions, ultimately influencing the direction, speed, and duration of cell movements.</p>
<p>Quantitative time-series analyses of cell displacement and cell shape change are important for explicit characterization of random cell motion. In many cases, cell displacement can be approximated as a particle obeying persistent random walk. Phenomenologically, the simplest form of differential equation that describes such stochastic dynamics is the Langevin equation (<xref ref-type="bibr" rid="B9">Dunn and Brown, 1987</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B53">Selmeczi et al., 2005</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B52">Selmeczi et al., 2008</xref>)<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the velocity vector, &#x3b2; is the decay rate, &#x3c3; is the noise strength, and <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is 2D white Gaussian noise. Random walk of <italic>E. coli</italic> can be approximated by Brownian motion having a short-term memory. In eukaryotic crawling, cell trajectories of fibroblast cells (<xref ref-type="bibr" rid="B16">Gail and Boone, 1970</xref>) and endothelial cells (<xref ref-type="bibr" rid="B56">Stokes et al., 1991</xref>) are also consistent with this simple persistent random walk model. In many other cell types, random walk includes memory that depends on the velocity and orientation which can be described by modifications to the above model (<xref ref-type="bibr" rid="B57">Takagi et al., 2008</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Li et al., 2011</xref>). There are also random walk statistics called L&#xe9;vy-walk with step lengths that follows a long tail (power-law) distribution (<xref ref-type="bibr" rid="B63">Viswanathan et al., 1999</xref>). There, the Mean Square Displacement (MSD) essentially diverges and the trajectories are characterized by self-similarity of the step lengths (<xref ref-type="bibr" rid="B45">Reynolds, 2010</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B46">Reynolds and Ouellette, 2016</xref>). Because L&#xe9;vy-walk has very small probability of revisiting the same location, it is thought to arise in systems such as bird foraging that require an efficient search strategy. At the cellular-level, effector T-cells (<xref ref-type="bibr" rid="B19">Harris et al., 2012</xref>) and swarming bacteria have been reported to exhibit L&#xe9;vy-flight like statistics (<xref ref-type="bibr" rid="B2">Ariel et al., 2015</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B22">Huo et al., 2021</xref>).</p>
<p>To date, quantitative understanding of random walk behavior of amoeboid cells is limited to data from a handful of cell-types; these are mostly timelapse microscopy images of cultured metazoan cells and amoebozoa <italic>Dictyostelium</italic>. From microbial ethology and evolutionary biology perspectives, however, we should note that amoeboid movement is found not only in animals, fungi and amoebozoans (<xref ref-type="bibr" rid="B44">Prostak et al., 2021</xref>) but also in largely uncharacterized species in the excavate taxon Heterolobosea namely <italic>Naegleria</italic> spp. and the slime mold acrasids (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Brown et al., 2012</xref>). The ancestors of the opisthokont lineage and <italic>Naegleria</italic> diverged more than a billion years ago (<xref ref-type="bibr" rid="B39">Parfrey et al., 2011</xref>). Knowing the details of motility characteristics in <italic>Naegleria</italic> should help us understand the common design of the motility trait that is either deeply conserved across taxa or acquired independently by strong selective advantages.</p>
<p>Among members of genus <italic>Naegleria</italic>, non-pathogenic <italic>Naegleria gruberi</italic> (hereafter refer to as <italic>N. gruberi</italic>) is the better characterized species whose genome has been sequenced (<xref ref-type="bibr" rid="B13">Fritz-Laylin et al., 2010</xref>). In its amoebic phase, <italic>N</italic>. <italic>gruberi</italic> grows and divides by feeding on bacteria through phagocytosis (<xref ref-type="bibr" rid="B15">Fulton, 1970</xref>). Under low electrolyte conditions, it quickly shifts to the non-feeding flagellated state by rapid <italic>de novo</italic> synthesis of microtubules (<xref ref-type="bibr" rid="B64">Walsh, 2007</xref>). In the amoebic state, the overall cell cortex is enriched in F-actin with marked accumulation around membrane ruffles (<xref ref-type="bibr" rid="B61">Velle and Fritz-Laylin, 2020</xref>). An early work using reflection interference microscopy has revealed that <italic>N</italic>. <italic>gruberi</italic> adhere and form discrete dot-like contacts to non-treated glass surfaces and migrate (<xref ref-type="bibr" rid="B43">Preston and King, 1978</xref>). These so-called &#x201c;focal contacts&#x201d; leave behind footprints of membrane residues on the glass substrate as the cells crawl away (<xref ref-type="bibr" rid="B43">Preston and King, 1978</xref>). With the advent of genomics and molecular cell biology, it has become clear that <italic>N</italic>. <italic>gruberi</italic> possess the essential side-branching nucleator of F-actin&#x2014;the Arp2/3 complex and its activators WASP and SCAR (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Fritz-Laylin et al., 2017</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B61">Velle and Fritz-Laylin, 2020</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B44">Prostak et al., 2021</xref>). Inhibition of Formin reduces directional persistence, and inhibition of the Arp2/3 complex reduces the cell speed (<xref ref-type="bibr" rid="B61">Velle and Fritz-Laylin, 2020</xref>). <italic>N</italic>. <italic>gruberi</italic> also has Myosin II (<xref ref-type="bibr" rid="B51">Seb&#xe9;-Pedr&#xf3;s et al., 2014</xref>) and a potential orthologue of Integrin beta (<xref ref-type="bibr" rid="B35">Morales et al., 2022</xref>), although whether they exist in other groups in Excavata is unclear (<xref ref-type="bibr" rid="B62">Velle and Fritz-Laylin, 2019</xref>).</p>
<p>While the above works indicate likely similarity of actin-dependent processes involved in cell crawling in an evolutionary distant eukaryote, quantitative characterization of the cell-level motility pattern is so far lacking. Do <italic>N. gruber</italic>i cells exhibit persistent random walk behavior? What is the characteristic time scale of persistence and reorientation if any? How similar are their movements compared to the well-studied systems such as <italic>Dictyostelium</italic> and immune cells? In this report, we performed quantitative analysis on cell movements and shape change of <italic>N</italic>. <italic>gruberi</italic>. Our analysis demonstrates that <italic>N. gruberi</italic> cells exhibit persistent random walk driven by a large morphology change that involves appearance, splitting and annihilation of uniquely complex pseudopodium protrusions.</p>
</sec>
<sec sec-type="results" id="s2">
<title>2 Results</title>
<sec id="s2-1">
<title>2.1 An overview of cell movement and cell morphology</title>
<p>To quantitate the movement of <italic>N</italic>. <italic>gruberi</italic> on a two-dimensional flat surface, we performed phase contrast time-lapse microscopy. A non-coated glass coverslip was employed as a cell substrate throughout this study. <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1A</xref> shows representative phase contrast images of <italic>N</italic>. <italic>gruberi</italic> in liquid growth media (<italic>Materials and Methods</italic>). The cells under our culture condition exhibited one or more hyaline protrusions that appeared dark in phase contrast images (<xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1A</xref> arrows). In the example shown, protrusions extended along the glass surface for 15&#x2013;50&#xa0;s and the one that became dominant (i.e. the leading edge) extended in the direction of the overall cell movement (<xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1A</xref>, 0&#xa0;s). Marked cytoplasmic streaming from the center of the cell towards these extensions was observed (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Movie S1</xref>). A new protrusion appeared and extended first in the lateral direction (<xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1A</xref> 20&#xa0;s, 60&#xa0;s arrow) and steered towards the front. It was then bent sideway before being retracted (<xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1A</xref> 40&#xa0;s, 80&#xa0;s). Duration of the pseudopod extension/retraction cycle varied between 15&#x2013;50&#xa0;s (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S1</xref>; <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Movie S2</xref>). Concomitant reversal of cytoplasmic streaming was observed during retraction of pseudopods. A small bud-like bulge at the trailing end of a cell which we shall refer to as &#x201c;uroid&#x201d; appeared as a residue of a retracted pseudopod that was retained for an extended period of time (<xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1A</xref> white circle). The uroid contained thin filopodia-like projections as described earlier (<xref ref-type="bibr" rid="B43">Preston and King, 1978</xref>).</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>An overview of <italic>N. gruberi</italic> movement. <bold>(A)</bold> Representative phase contrast images from a time-series of a migrating <italic>N. gruberi</italic> cell. Arrows: protruding edges. Circles: a bud-like rear structure (&#x201c;uroid&#x201d;). <bold>(B)</bold> First 360&#xa0;s of randomly selected centroid trajectories. 4 trajectories are separately shown for visibility. Scale bar: 100&#xa0;&#x3bc;m.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fcell-11-1274127-g001.tif"/>
</fig>
<p>Under our culture condition, the cells appeared to re-orient in random directions at irregular timing. We performed long time cell tracking by employing an automated stage that was programmed to track target cells (see Methods). <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1B</xref> shows representative cell trajectories obtained from the automated tracking. The trajectories consisted of a period of straight movement that lasted for about 30&#x2013;200&#xa0;s and a time period of relative low displacement and re-orientation (<xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1B</xref>). The movement is thus, at surface, akin to the run-and-tumble behavior of <italic>E. coli</italic>. There was a close link between the run/re-orientation dynamics with the cell shape. During a straight run, cells took a fan-like shape (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2A</xref>; <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Movie S3</xref>). The tail remained narrow while the front was occupied by a broad lamellipodia that expanded then split into branches of pseudopods (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2A</xref>, 0&#x2013;16&#xa0;s). These bifurcating protrusions often fused to restore a large lamellar extension (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2A</xref>, 20&#xa0;s). On the other hand, cells re-oriented when the bifurcated protrusions remained separate. In most cases, the uroid persisted during front splitting and thus the cells took a Y- or trident shape (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2B</xref>; <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Movie S4</xref>). There were also cases where the uroid disappeared in Y-shaped cells (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2C</xref>; <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Movie S5</xref>). The two fronts expanded in the opposing directions and gave rise to a transient &#x201c;dumbbell-like&#x201d; bipolar morphology (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2C</xref>, 70&#xa0;s). After 10&#xa0;s, one end shrunk and became the uroid while the other end became the next front (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2C</xref>, 80&#xa0;s). There was little centroid displacement during this period which lasted for about 40&#xa0;s.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Protrusion dynamics and the cell shape change. <bold>(A)</bold> A fan-shaped cell with front splitting during a persistent run. <bold>(B)</bold> Front splitting followed by reorientation (curvature kymograph for the sequence is shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5A</xref>). <bold>(C)</bold> Dumbbell shape arise after front splitting and disappearance of the uroid (curvature kymograph for the sequence is shown in <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S4E</xref>). Arrows: orientation of centroid movement. Inverted triangles: propagating curvature waves.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fcell-11-1274127-g002.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>2.2 Random walk statistics</title>
<p>To characterize the random-walk statistics, we quantified the mean square displacement (MSD) and the instantaneous speed defined by the centroid displacement in 1&#xa0;s time interval from trajectories of <italic>N</italic> &#x3d; 10 cells (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>). Even with the help of automated stage tracking, fast movement of <italic>N. gruberi</italic> made it difficult to track cells for long time duration before they come close to the edge of the plate or collided with one another. Thus, to obtain MSD, single trajectories were each divided into sub-trajectories of 100&#x2013;3,600&#xa0;s time-window and treated as independent data samples (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3A</xref>). The slope of the MSD from the individual trajectories was 1.5&#x2013;2.0, where the mean and standard deviation are 1.77 and 0.08 (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3B</xref>; <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S2A</xref>). The time-dependency of the MSD indicates that the random walk of <italic>N. gruberi</italic> falls somewhere between pure Brownian (exponent of 1) and ballistic (constant velocity) motion (exponent of 2). <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3C</xref> and <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figures S2B&#x2013;F</xref> show the distribution of the instantaneous velocity. The distribution followed 2-dimensional Gaussian with zero-mean and standard deviation of 51&#xa0;&#x3bc;m/min (0.86&#xa0;&#x3bc;m/s) (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3C</xref>, <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figures S2B&#x2013;F</xref>). This feature is distinct from <italic>Dictyostelium</italic> random motility which is non-Gaussian (<xref ref-type="bibr" rid="B57">Takagi et al., 2008</xref>). The median of the absolute speed was 60&#xa0;&#x3bc;m/min (1.0&#xa0;&#x3bc;m/s) which is close to the average speed reported in earlier literatures (<xref ref-type="bibr" rid="B27">King et al., 1981</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B59">Thong and Ferrante, 1986</xref>).</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Statistics of the centroid movement. <bold>(A)</bold> The trajectories used for detailed analysis (<italic>N</italic> &#x3d; 35). The origin is set at the initial position. Scale bar: 500&#xa0;&#x3bc;m. <bold>(B)</bold> The ensemble averaged MSD. Red solid curve line: exponent 1.8, which is the result of fitting the ensemble averaged MSD. Shaded region: standard deviation. <bold>(C)</bold> Probability distribution of <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Red solid curve: a fitting curve from a 2-dimensional isotropic Gaussian distribution with a standard deviation of 0.86&#xa0;&#x3bc;m/s. <bold>(D)</bold> The ensemble averaged VAC. Red solid curve: the sum of two exponential functions (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">2</xref>). <bold>(E)</bold> Acceleration parallel (blue) and orthogonal (green) to the velocity. The binned average (circle) and the standard deviation (star). <bold>(F)</bold> Persistence of displacement orientation in a unit time step. Cosine of the angle change &#x3b8; in the velocity in 1&#xa0;s interval. The binned average (circles) and the standard deviation (error bars).</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fcell-11-1274127-g003.tif"/>
</fig>
<p>The temporal auto-correlation of the centroid speed (velocity auto-correlation; VAC) (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S2G</xref>) shows, on average, that there are two characteristic decay times that cross over at around 10&#xa0;s (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3D</xref>). By assuming that VAC follows the sum of two exponential function (<xref ref-type="bibr" rid="B53">Selmeczi et al., 2005</xref>) with velocity <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2219;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>we obtained decay time <italic>T</italic>
<sub>1</sub> and <italic>T</italic>
<sub>2</sub> of approximately 6&#xa0;s and 90&#xa0;s, respectively, where the weight <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are 0.36&#xa0;&#x3bc;m<sup>2</sup>/s<sup>2</sup> and 0.87&#xa0;&#x3bc;m<sup>2</sup>/s<sup>2</sup> (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3D</xref> Red curve). Based on the Bayesian information criterion (BIC) (<xref ref-type="bibr" rid="B50">Schwarz, 1978</xref>), two exponential functions gave the lowest value compared to one or three (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S2H</xref>). When the length of time sequence chosen for the analysis was doubled from 50&#xa0;s to 100&#xa0;s, deviation of the parameter values was within an order of magnitude (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S2H</xref> magenta curve). Decay time <italic>T</italic>
<sub>2</sub> of approximately 90&#xa0;s was also evident from the time derivative of VAC (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S2I</xref>).</p>
<p>To check for orientational preference in the memory, we plotted the relationship between velocity and acceleration (change in <inline-formula id="inf191">
<mml:math id="m251">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in 1&#xa0;s interval) (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figures S2J, K</xref>). The mean acceleration orthogonal (<inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) to the velocity was near zero regardless of &#x7c;<italic>v</italic>&#x7c; (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3E</xref>; green circle) with non-zero variance (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3E</xref> green stars) which suggests that the orientation of <italic>N. gruberi</italic> has no apparent left-right asymmetry. On the other hand, the mean acceleration parallel (<inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) to the velocity was near zero at small velocity then decreased towards the negative at large velocities (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3E</xref>). The standard deviation (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3E</xref>; blue stars) increased somewhat at high &#x7c;<italic>v</italic>&#x7c;, however rarity of these fast step events prevented us from obtaining reliable averages. These features of acceleration are similar to those reported for <italic>Dictyostelium</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B57">Takagi et al., 2008</xref>). The negative acceleration parallel to the migration direction at high &#x7c;<italic>v</italic>&#x7c; implies that the cells do not maintain high &#x7c;<italic>v</italic>&#x7c; during re-orientation. Accordingly, when we plot reorientation angle <italic>&#x3b8;</italic> as a function of &#x7c;<italic>v</italic>&#x7c; (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3F</xref>) we see that most of re-orientation occurs below &#x7c;<italic>v</italic>&#x7c; &#x3d; 1&#xa0;&#x3bc;m/sec. Above 1&#xa0;&#x3bc;m/s the cells are moving in a straight line; i.e. cos&#x3b8; &#x3d; 1.</p>
</sec>
<sec id="s2-3">
<title>2.3 Generalized Langevin equation</title>
<p>To gain further insights on the specifics of the random walk statistics, it is instructive to compare the data with the behavior of simple idealized equations. The velocity auto-correlation that follows the sum of two exponential indicates that random walk dynamics cannot be captured simply by the Ornstein-Uhlenbeck process (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">1</xref>) which only has a single exponent (<xref ref-type="bibr" rid="B9">Dunn and Brown, 1987</xref>). A straight-forward and minimal extension to Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">1</xref> is to include additional memory with the decay rate &#x3b3; as an integral in the form of generalized Langevin-equation (<xref ref-type="bibr" rid="B53">Selmeczi et al., 2005</xref>)<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Here, &#x3b1; is the strength of memory effect, and <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a normalized Gaussian white noise that satisfies <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>,<inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is an ensemble average and <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the delta function, &#x3c3; is the noise strength (<xref ref-type="bibr" rid="B53">Selmeczi et al., 2005</xref>). By introducing<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>the equation of motion becomes<disp-formula id="e5a">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e5b">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5b)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Based on the values of <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> obtained above, we calculated the parameter values of the generalized Langevin equation (Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e5a">5a</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e5b">b</xref>) from the analytically obtained VAC at the steady state (see Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">29</xref>).</p>
<p>Trajectories, the MSD and the VAC were obtained by numerically calculating Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e5a">5a</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e5b">b</xref> with the parameters obtained above (<xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>). The individual trajectories consist of combination of persistent movement and turns (<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4A</xref>). The slope of MSD had mean and standard deviation of 1.80 &#xb1; 0.06, which matched well with the experimental data (<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4B</xref>). The distribution of &#x7c;<italic>v</italic>&#x7c; showed a single peak that was slightly smaller compared to the experimental data (<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4C</xref>). The median was 56&#xa0;&#x3bc;m/min (0.94&#xa0;&#x3bc;m/s) in the simulation, which matched well with 60&#xa0;&#x3bc;m/min in the experiment. The velocity autocorrelation consists of two slopes that crossed over at around 10&#xa0;s (<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4D</xref> red), which was similar to the crossover in the experimental data (<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4D</xref> black). Velocity dependence of acceleration also matched well with the experimental data (<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4E</xref>). On the other hand, the range of cell speed at which turning occurred in the simulations was somewhat broader (0&#x2013;1.2&#xa0;&#x3bc;m/s) compared to the real cell (0&#x2013;0.8&#xa0;&#x3bc;m/s) (<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4F</xref>). While the MSD and the VAC characteristics were well captured by the memory effect described in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">3</xref>, deviation from the model became evident when comparing autocorrelation separately for the centroid movement (absolute velocity <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and the orientation (<inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S3</xref>). In the experimental data, it is only the autocorrelation of the orientation <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> not <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that showed two decay times (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S3A, B</xref>). In the generalized Langevin-equation, the velocity and the orientation share the same time scales, and thus the autocorrelation of both the orientation <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> decayed with the two exponents (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figures S3C, D</xref>).</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>Parameters for the generalized Langevin equation. The experimental data were fitted with the analytical VAC (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">29</xref>).</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left"/>
<th align="center">
<inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">GLE</td>
<td align="left">0.0741</td>
<td align="left">0.116</td>
<td align="left">0.0641</td>
<td align="left">0.266</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">GLE w/positional uncertainty</td>
<td align="left">0.0741</td>
<td align="left">0.116</td>
<td align="left">0.0641</td>
<td align="left">0.266</td>
<td align="left">0.155</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Statistics of the persistent random walker trajectories. <bold>(A)</bold> Simulated trajectories. <bold>(B)</bold> MSD; the ensemble average (circle) and the standard deviation (shade) (red). Experimental data (black) are duplicated from <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3B</xref> for comparison. <bold>(C,D)</bold> Probability distribution of <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <bold>(C)</bold> and VAC <bold>(D)</bold> (red). Experimental data from <xref ref-type="fig" rid="F3">Figures 3C, D</xref> (black) are duplicated for comparison. <bold>(E)</bold> Acceleration, parallel (red) and orthogonal (black) to the velocity. The average (cross mark) and the standard deviation (triangle). Blue and green markers show the experimental data in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3E</xref>. <bold>(F)</bold> The average of cos <italic>&#x3b8;</italic> (red circle) and the standard deviation (red error bar). Experimental data from <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3F</xref> (black circle and error bar) are duplicated for comparison.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fcell-11-1274127-g004.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s2-4">
<title>2.4 Cell shape dynamics</title>
<p>Rather than pursuing extensions of the particle-based formalism such as those that treat the two timescales separately (<xref ref-type="bibr" rid="B32">Li et al., 2008</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B57">Takagi et al., 2008</xref>), we sought to more directly characterize cell reorientation by analyzing the cell shape dynamics. Based on binarized cell mask images and a boundary tracking algorithm (<xref ref-type="bibr" rid="B36">Nakajima et al., 2016</xref>; see also <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S4A</xref>), 500 points along the edge of cell masks were tracked in the laboratory frame for the local curvature and the normal velocity (<xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5A, B</xref>; see also <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figures S4B, D, F</xref> for another sample). A protruding edge can be seen as a positive local-maximum in the curvature (<xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5A</xref> yellow regions). The advancing front of a cell can be discerned by its positive velocity (<xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5B</xref>, yellow regions), and the trailing uroid by the negative velocity (<xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5B</xref>, blue regions). At the cell front, a new protrusion frequently appeared to split off from a pre-existing protrusion (<xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5A, B</xref> white arrows). These appeared in the kymograph as branching positive curvature regions that propagated rearward until they were annihilated at or near the uroid (<xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5A, B</xref> black arrows). The sequence of curvature wave dynamics represents well the shape dynamics as seen in the snapshots (<xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5C, D</xref> orange arrows; see also <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2B</xref> white arrows for a protrusion from split to annihilate).</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Cell boundary analysis. <bold>(A,B)</bold> The curvature <bold>(A)</bold> and the normal velocity <bold>(B)</bold> of the cell boundary taken from a representative cell exhibiting random walk. White arrows: splitting. Black arrows: pair annihilation. <bold>(C,D)</bold> Magnified view of a subsection in <bold>(A,B)</bold>. Orange arrows indicate protrusions that split <bold>(C)</bold> or annihilated <bold>(D)</bold>. <bold>(E,F)</bold> The curvature <bold>(E)</bold> and the normal velocity <bold>(F)</bold> of the boundary taken from a cell with high persistence. <bold>(G)</bold> Snapshots of the cell analyzed in <bold>(E,F)</bold>. The white arrow: the direction of the centroid movement. The inverted triangles mark the uroid.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fcell-11-1274127-g005.tif"/>
</fig>
<p>The curvature wave dynamics are surprisingly similar to those obtained for <italic>Dictyostelium</italic> and neutrophil-like HL60 cells (<xref ref-type="bibr" rid="B8">Driscoll et al., 2012</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B23">Imoto et al., 2021</xref>) with a noticeable difference that splitting was more frequent and thus numerous. The other difference compared to <italic>Dictyostelium</italic> and HL60 cells is the occasional and transient appearance of dumbbell-like shape (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figures S4C, E, G</xref>; <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Movie S5</xref>). When it appears, the centroid velocity orientation showed discontinuous change (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S4C</xref>, black arrow). In the kymograph representation, a dumbbell-like cell shape appears as two or three stable curvature waves (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S4E</xref>, black arrow). Most positions had zero velocity (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S4G</xref>, black arrow), indicating stalling of cell shape change. These observations indicate that as the dumbbell shape appeared, the cell stopped and randomized its orientation. There were also rare cases where the cell maintained mono-polarity for an extended period of time (<xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5E&#x2013;G</xref>; <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Movie S6</xref>; see <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S5</xref> for additional samples). There, new curvature waves emerged frequently and traveled fast before disappearing at the tail (<xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5E</xref>). The position where curvature waves appeared always showed positive velocity, while the positions where curvature waves disappeared showed negative velocity (<xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5E, F</xref>). These patterns in the kymograph correspond well with the observation of fast curvature waves that propagate from the advancing cell front and disappear at the uroid (<xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5G</xref>).</p>
<p>A further analysis showed a close relationship between the curvature wave and the centroid movements. The protruding and the retracting membrane regions can be identified as positive curvature regions with positive (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6A</xref>, white dots) or negative (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6A</xref> black dots) velocity respectively. The orientation of the normal vector at the protruding region showed high correlation with the direction of centroid velocity (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6B</xref> blue). The retracting regions oriented in the opposite directions which appeared somewhat broader in distribution (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6B</xref> orange). To further analyze the dynamics of the curvature wave, high curvature regions (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6C</xref> white) at each time frame were assigned as individual protrusions (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6C</xref> green). While there were multiple protrusions in the protruding region, a dominant leading edge can be detected from identifying a single protrusion whose normal vector angle was the closest to that of the centroid velocity (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6C</xref> magenta). Once a curvature wave became the leading edge, it remained so for about 2.8&#xa0;s as measured from its average lifetime (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6D</xref>). Another interesting feature of the membrane extensions is that they gave birth to secondary pseudopods or were steered to other directions. The typical angular velocity associated with this dynamic was 0.1&#xa0;rad/s (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6E</xref>). Together with the two timescales of decay (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S3B</xref>), these behaviors indicate that the centroid velocity angle by itself follows 1D persistent random walk. From experimentally obtained parameters of the leading edge lifetime (2.8&#xa0;s) and the angular velocity 0.1&#xa0;rad/s, the 1D model (see <italic>Materials and Methods</italic>, <italic>Cell Boundary Analysis</italic> section) yielded decay time of 142&#xa0;s on average which matched well with the experimental data (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6F</xref>).</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Relation between the membrane protrusions and the centroid velocity angle. <bold>(A)</bold> The protruding front (white) and the retracting rear (black) detected from the velocity kymograph are overlaid on top of the curvature kymograph (see Methods). <bold>(B)</bold> The angular histogram of the protruding front (blue) and the retracting rear (orange) relative to the cell orientation as determined by the centroid velocity. <bold>(C)</bold> The position of protrusive regions (&#x201c;curvature waves;&#x201d; green). The region that co-extended most closely in the direction of the cell centroid motion (&#x201c;leading protrusion;&#x201d; magenta). The binarized mask of the protrusion region (white) obtained from the curvature kymograph is shown in the background. <bold>(D)</bold> Duration time histogram of the leading protrusion (magenta in (C)). <bold>(E)</bold> Histogram of the angular velocity in the protrusion orientation [the vector normal to the cell contour at positions indicated in green in <bold>(C)</bold>]. Solid lines are exponential fit to the data <bold>(D,E)</bold>. <bold>(F)</bold> Estimated VAC decay time <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the representative data.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fcell-11-1274127-g006.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s2-5">
<title>2.5 Fourier-based morphology space analysis</title>
<p>To obtain a quantitative morphometry, we chose by eye 21 representative mask images each for the 3 shapes; fan-shape, split and dumbbell (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S6A</xref>) and calculated the Fourier power spectrum of the cell edge coordinates and their principal components were calculated (see <italic>Materials and Methods</italic>). We found that the first two principal components were sufficient to obtain well separated clusters that represented the shape class (<xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7A</xref>). All cell masks analyzed were distributed within a confined domain in the PC1<sub>fourier</sub> -PC2<sub>fourier</sub> space (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S6B</xref>). The fan-shaped data were located at a low PC1<sub>fourier</sub> and high PC2<sub>fourier</sub> region (<xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7A</xref> circles). The split-shape were found in the low PC1<sub>fourier</sub>&#x2014;low PC2<sub>fourier</sub> region (<xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7A</xref> asterisks). The dumbbell-shape was located at high PC1<sub>fourier</sub> and high PC2<sub>fourier</sub> (<xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7A</xref> triangles). To see what shape features the principal components represented, we reverse calculated an artificial form by obtaining Fourier spectrum as a product of synthetic principal component vector to the eigen vector matrix composed of the basis of Fourier spectrum (see Methods). In brief, PC1<sub>fourier</sub> indicated the aspect ratio i.e., elongation, PC2<sub>fourier</sub> the head width, PC3<sub>fourier</sub> the rear steepness (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S6C</xref>). Here, the main contribution to PC1 were from the wave number 1 and &#x2212;1 with coefficients of 0.68 and 0.73. For PC2, the contribution from wave number 1, &#x2212;1, 2, and 3 was 0.62, &#x2212;0.59, &#x2212;0.49, &#x2212;0.12, respectively. Contribution from other modes was small with coefficients less than 0.03.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Fourier analysis of the cell contour. <bold>(A)</bold> Principal component space (PC1<sub>fourier</sub>, PC2<sub>fourier</sub>) obtained from 63 manually selected binarized snapshots (left panel). Representative cell masks (right panels). <bold>(B)</bold> Time series in PC1<sub>fourier</sub>-PC2<sub>fourier</sub> space from 3 representative timelapse sequences (colors). The time spent in the negative PC1<sub>fourier</sub> region per total trajectory time was 676&#xa0;s/814&#xa0;s (blue), 287&#xa0;s/382&#xa0;s (orange), and 459&#xa0;s/578&#xa0;s (green). <bold>(C)</bold> Time evolution of PC1<sub>fourier</sub> and PC2<sub>fourier</sub> of 10&#xa0;s around a large turn that involves transition to the dumbbell shape (3 representative events; colors). Black arrow indicates the direction of time evolution. <bold>(D)</bold> Time evolution of PC1<sub>fourier</sub> and PC2<sub>fourier</sub> during persistent migration. Colors indicate different time series [duration: 269&#xa0;s (blue), 1,039&#xa0;s (orange), or 3,600&#xa0;s (green)]. <bold>(E)</bold> Autocorrelation of <italic>C</italic>
<sub>n</sub> (<italic>n</italic> &#x3d; <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 2, <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 3, <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 4). The decay rate: 12.2 (<italic>C</italic>
<sub>2</sub>), 18.0 (<italic>C</italic>
<sub>-2</sub>), 8.9 (<italic>C</italic>
<sub>3</sub>), 7.6 (<italic>C</italic>
<sub>-3</sub>), 10.6 (<italic>C</italic>
<sub>4</sub>), and 4.4 (<italic>C</italic>
<sub>-4</sub>) seconds. <bold>(F)</bold> Distribution of angles of centroid velocity and <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>34</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <bold>(G,H)</bold> The x- <bold>(G)</bold> and y-components <bold>(H)</bold> of centroid velocity plotted against real <bold>(G)</bold> and imaginary <bold>(H)</bold> parts of <italic>C</italic>
<sub>34</sub>. Red circles and blue bars indicate average and standard deviation of centroid velocity binned with the value of <italic>C</italic>
<sub>34</sub>. Orange lines indicate the result of fitting with linear proportionality.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fcell-11-1274127-g007.tif"/>
</fig>
<p>How the cell shape changed during turning can be analyzed by tracking the time sequence in the PC1<sub>fourier</sub>&#x2014;PC2<sub>fourier</sub> space. <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7B</xref> shows three independent samples of re-orienting cells. Here, cells were mainly located in the negative PC1<sub>fourier</sub> region with occasional visits to the positive PC1<sub>fourier</sub> region. This is consistent with the above observation that cells took fan- or branched-shape (negative PC1<sub>fourier</sub>) in addition to rare occurrence of dumbbell-shape (positive PC1<sub>fourier</sub>). <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7C</xref> shows three independent samples of the dumbbell-shape forming cells. The counter-clockwise circular trajectories in the PC1<sub>fourier</sub>&#x2014;PC2<sub>fourier</sub> space signify a transition from the fan-shape to splitting then to the dumbbell-shape. On the other hand, <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7D</xref> shows three independent trajectories that remained in the negative PC1 region for extended period of time. These cells at least during the time window of observation fluctuated between the fan-shape and the bifurcating fingers. There was no clear relationship between the morphometry state (PC1<sub>fourier</sub>, PC2<sub>fourier</sub>) and the cell speed (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figures S7A, B</xref>). There was, however, negative correlation between the centroid speed and the rate of state transition <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>PC</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>fourier</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> but not with <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>PC</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>fourier</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figures S7C, D</xref>). As the former relation was seen in the negative direction <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>PC</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>fourier</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3c;0, it signifies that cells accelerate when recovering from dumbbell-shape.</p>
<p>Besides the rate of state transition in the principal components, there should be a direct relationship between the Fourier components <italic>C</italic>
<sub>n</sub> themselves and the centroid movement. Autocorrelation analysis showed that the decay rates for <italic>C</italic>
<sub>-3</sub>, <italic>C</italic>
<sub>3</sub>, and <italic>C</italic>
<sub>4</sub> were 7.6, 8.9, and 10.6&#xa0;s, respectively (<xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7E</xref>) and thus matched most closely to the short decay time of VAC. As for the centroid velocity itself, according to the deformation tensor-based theory of cell movement (<xref ref-type="bibr" rid="B38">Ohta et al., 2016</xref>), it should be proportional to <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> where &#x2212;<italic>n</italic> &#x2b; <italic>m</italic> &#x3d; 1. More specifically, <italic>C</italic>
<sub>nm</sub> is a complex number whose absolute value &#x7c;<italic>C</italic>
<sub>nm</sub>&#x7c; and the angle arg (<italic>C</italic>
<sub>nm</sub>) are expected to be proportional to the speed and the velocity angle of the centroid respectively. In NIH3T3 cells, it has been shown that velocity is proportional to the elongation <italic>C</italic>
<sub>-2</sub> and triangular <italic>C</italic>
<sub>3</sub> modes of deformation multiplied by their time derivatives; i.e. <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>23</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="bibr" rid="B10">Ebata et al., 2018</xref>). However, in <italic>N. gruberi</italic>, we found little correlation between <italic>C</italic>
<sub>23</sub> and the centroid velocity (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figures S7E&#x2013;G</xref>). Instead, we found that it was <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>34</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that correlated highly with the centroid velocity angle (<xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7F</xref>) and x- and the y-component of the centroid velocity (<xref ref-type="fig" rid="F7">Figures 7G, H</xref>). The difference between <italic>Naegleria</italic> and NIH3T3 may be attributed to the fact that <italic>Naegleria</italic> has many pseudopods that are complex in shape as analyzed below.</p>
</sec>
<sec id="s2-6">
<title>2.6 Deep learning-based morphology analysis</title>
<p>To further investigate the cell shape characteristics, we employed a convolutional neural network that was previously trained to classify cell shapes based on similarity to <italic>Dictyostelium</italic>-like, HL60-like, or fish keratocyte-like shapes (<xref ref-type="bibr" rid="B23">Imoto et al., 2021</xref>). While the method is not suited to track shape change over time due to discrete change in the morphometry space that is sometimes introduced by uncertainty in the cell orientation during mask alignment, it has an advantage of providing an objective morphometry that is independent of known feature basis. On average, Naegleria was classified as <italic>Dictyostelium</italic>-like (high PC1<sub>cnn</sub>, low PC2<sub>cnn</sub>) (<xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8A</xref>). This was natural as it has been shown to pick up branching shapes that are elongated overall in the migrating direction (<xref ref-type="bibr" rid="B23">Imoto et al., 2021</xref>). We noticed substantial variability, however, in the individual cell shapes (<xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8B</xref>; black) that exceeded those normally observed in <italic>Dictyostelium</italic> (<xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8B</xref>; green). Shapes that deviated in the PC1<sub>cnn</sub> direction were mapped to dumbbell-like domain in the Fourier descriptor-based morphometry (<xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8C</xref>; orange). Those that deviated towards low PC1<sub>cnn</sub> were mapped to the domain that showed numerous pseudopods (<xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8D</xref>; orange). Datapoints that fell at or near the HL60-like domain (low PC1<sub>cnn</sub>, low PC2<sub>cnn</sub>) were mostly fan-like (<xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8C</xref>; blue; <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8D</xref>; blue) and their occurrence per timeseries showed positive correlation with the MSD exponent (<xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8E</xref>). This is consistent with the notion that more mono-polarized the cells are, the more ballistic the cell trajectories become.</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>Shape analysis by a CNN-based classifier. <bold>(A,B)</bold> Time-average <bold>(A)</bold> or snapshot <bold>(B)</bold> of PC1<sub>CNN</sub> and PC2<sub>CNN</sub> from N. gruberi images (black) were superimposed on the PC1<sub>CNN</sub> -PC2<sub>CNN</sub> phase space of <italic>D. discoideum</italic> (green), HL60 (red), and fish keratocyte (yellow). <bold>(C)</bold> Snapshot data in (B; black) was classified into split (black), fan (blue) or dumbbell (orange) based on PC1<sub>fourier</sub> and PC2<sub>fourier</sub>. <bold>(D)</bold> PC1<sub>fourier</sub> and PC2<sub>fourier</sub> of HL60-like (blue), cells with PC1<sub>CNN</sub> lower than &#x2212;1.6&#xd7;10<sup>6</sup> (orange), or the other cells (black) classified with CNN. <bold>(E)</bold> Ratio of frames whose shape was classified as HL60 in deep leaning-based classification.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fcell-11-1274127-g008.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="discussion" id="s3">
<title>3 Discussion</title>
<p>In this report, we analyzed movements of <italic>N. gruberi</italic> cells by quantifying their speed, directionality, and shape change. The locomotive speed of <italic>N. gruberi</italic> cells was around 60&#xa0;&#x3bc;m/min, which is similar to that reported in early literatures (<xref ref-type="bibr" rid="B27">King et al., 1981</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B59">Thong and Ferrante, 1986</xref>). It is substantially larger in magnitude compared to that of fibroblast &#x223c;0.4&#x2013;1.0&#xa0;um/min (<xref ref-type="bibr" rid="B65">Welf et al., 2012</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B41">Passucci et al., 2019</xref>), and even larger compared to fast migrating cells such as vegetative <italic>Dictyostelium</italic> 5&#xa0;&#x3bc;m/min (<xref ref-type="bibr" rid="B32">Li et al., 2008</xref>), and neutrophils 17&#xa0;&#x3bc;m/min (<xref ref-type="bibr" rid="B20">Hartman et al., 1994</xref>). Despite the large speed difference, we found common features between <italic>N. gruberi</italic> and other cell types whose random motility have previously been characterized. The exponent of MSD was approximately 1.8 meaning that the random walk is non-Fickian and non-ballistic at least at surface. Stronger deceleration at higher velocity implies non-ballistic movement, where the non-memory term, i.e., fluctuating components plays a dominant role in determining the next move. Similar exponent is known in MDCK cells (<xref ref-type="bibr" rid="B7">Dieterich et al., 2008</xref>), A549 cancer cells (<xref ref-type="bibr" rid="B30">Kwon et al., 2019</xref>) hematopoietic progenitor cells (<xref ref-type="bibr" rid="B40">Partridge et al., 2022</xref>), and T cells (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Jerison and Quake, 2020</xref>). Of particular note is that the time-scale where such exponent was observed for <italic>N. gruberi</italic> was about 10&#x2013;100&#xa0;s which is within the order of magnitude required for a cell to move one cell-body length. This seems also to be the case for MDCK cells where the exponent of 1.8 was observed at much longer time-scale of 4&#x2013;20&#xa0;min with corresponding length scale 4&#xa0;&#x3bc;m&#x2013;20&#xa0;&#x3bc;m. All in all, our data combined with the observations above from earlier literatures suggest that the time scale at which cells move in a straight line is the major determinant of cells&#x2019; displacement.</p>
<p>The other common feature found in this study was the presence of two characteristic decay time in the VAC (<xref ref-type="bibr" rid="B52">Selmeczi et al., 2008</xref>). For <italic>N. gruberi</italic>, these were <italic>T</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 6 and <italic>T</italic>
<sub>2</sub> &#x3d; 90&#xa0;s, which are in the same order of magnitude as that of <italic>Dictyostelium</italic> in the vegetative (<italic>T</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 5.2 and <italic>T</italic>
<sub>2</sub> &#x3d; 228&#xa0;s) and the starved (<italic>T</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 11 and <italic>T</italic>
<sub>2</sub> &#x3d; 108&#xa0;s) states (<xref ref-type="bibr" rid="B32">Li et al., 2008</xref>). Although equivalent measurements have not been documented for neutrophils, their cell shape changes had typical time scale of 8&#xa0;s (<xref ref-type="bibr" rid="B20">Hartman et al., 1994</xref>) and the persistence time during chemotaxis was 103&#xa0;s (<xref ref-type="bibr" rid="B24">Itakura et al., 2013</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Haastert, 2021</xref>). From the MSD measurement, the persistent time of <italic>Dictyostelium</italic> and neutrophil-like HL60 were 151&#xa0;s and 278&#xa0;s, respectively (<xref ref-type="bibr" rid="B23">Imoto et al., 2021</xref>). Interestingly, VAC of Human keratinocyte-like cells (HeCaT) whose speed was much slower (0.18&#xa0;&#x3bc;m/min) could also be fit with the sum of two exponential functions [<italic>T</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 76&#xa0;s and <italic>T</italic>
<sub>2</sub> &#x3d; 860&#xa0;s; (<xref ref-type="bibr" rid="B53">Selmeczi et al., 2005</xref>)]. The characteristic time scale of around 10&#xa0;s was attributed to the time scale of actin polymerization in the protruding pseudopodia (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Haastert, 2021</xref>). However, the pseudopod lifetime in <italic>N. gruberi</italic> was rather long; about 15&#x2013;50&#xa0;s. The discrepancy may be attributed to the sister pseudopods that formed from the main pseudopods which were not analyzed in our manual tracking. In some cases, the pseudopod itself also appeared to bend in one direction. In support of this notion, the autocorrelation of <italic>C</italic>
<sub>-3</sub> and <italic>C</italic>
<sub>4</sub> had decay time of 7&#x2013;10&#xa0;s which matched well with the first decay time of VAC.</p>
<p>On the other hand, the second decay time of VAC (90&#xa0;s; <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3D</xref>) was close to the timescale of directional persistence i.e. &#x201c;run&#x201d; phase estimated from the curvature wave dynamics (142&#xa0;s; <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6F</xref>). As for the average cell speed, we found strong correlation between the centroid velocity with the coupling of deformation modes <italic>C</italic>
<sub>-3</sub> and <italic>C</italic>
<sub>4</sub>, instead of <italic>C</italic>
<sub>-2</sub> and <italic>C</italic>
<sub>3</sub>. This suggests that the orientation of <italic>N</italic>. <italic>gruberi</italic> cells depends not on the primary membrane protrusions but on their sister sub-structures. A further pseudopod-level analysis at finer time-scale is required to clarify the relation between the deformation modes and the branching pseudopods. The rare cells with high persistency did not take high PC1<sub>fourier</sub> value (<xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7D</xref>) which was opposite of <italic>Dictyostelium</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B60">Tweedy et al., 2013</xref>). This likely stems from the fact that, in <italic>N. gruberi,</italic> the elongated form was usually dumbbell-shaped which occurred when the cells stalled and reoriented.</p>
<p>The splitting pseudopod may entail a mechanism similar to those found in amoebozoan and metazoan cells where dendritic actin meshworks are regulated by excitable and oscillatory dynamics (<xref ref-type="bibr" rid="B67">Huang et al., 2013</xref>). The presence of local inhibitor of pseudopod formation in neutrophils and <italic>Dictyostelium</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B66">Xu et al., 2017</xref>) and potential lack of such in <italic>Naegleria</italic> may underlie the difference in the number of pseudopods. Alternatively, there may be local reduction in the actin cortex that are stochastic in nature. Although protrusions observed under our culture conditions did not appear as blebs, marked flow of cytosol towards the membrane observed during extension of a protrusion suggests local pressure release. Protruding form triggered by the pressure difference at a fluid-fluid interface is known as viscous fingering. The movement speed of <italic>N. gruberi</italic> was 5 times as large as that of neutrophils and <italic>Dictysotelium</italic>, but closer to that known for fragments of <italic>Physarum</italic> which also exhibit marked cytoplasmic streaming (<xref ref-type="bibr" rid="B47">Rieu et al., 2015</xref>) and persistent random walk (<xref ref-type="bibr" rid="B48">Rodiek and Hauser, 2015</xref>). Such high velocity and potential interface instability may underlie the observed branching of pseudopods. Another unique shape feature was the dumbbell-like cell shape. According to a recent theoretical model of lamellipodia-based dynamics, a similar &#x201c;two-arc shape&#x201d; appeared when the protrusive force was high (<xref ref-type="bibr" rid="B49">Sadhu et al., 2023</xref>). The dumbbell-shape may thus be a prevalent shape feature that was heretofore overlooked due to peculiarity of the model cells. Indeed, a similar dumbbell-shape has been reported in fragmented <italic>Physarum polycephalum</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B47">Rieu et al., 2015</xref>).</p>
<p>In the <italic>E. coli</italic> run-and-tumble, the underlying biochemical network has been proposed to be optimally designed to extract binary information in a noisy environment (<xref ref-type="bibr" rid="B37">Nakamura and Kobayashi, 2021</xref>). Some bacterial species make use of multiple run modes that differ in how they are modulated in the presence of chemoattractants (<xref ref-type="bibr" rid="B1">Alirezaeizanjani et al., 2020</xref>) suggesting diversity and depth at which random walk strategies are likely employed in prokaryotes. In <italic>Dictyostelium</italic> amoebae, the run length increases under starvation (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Haastert and Bosgraaf, 2009</xref>) which may be related to their foraging strategy. In immune cells, high correlation between cell speed and persistence is thought to underlie their search efficiency <italic>in vivo</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B54">Shaebani et al., 2020</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B55">Shaebani et al., 2022</xref>). Cancer cells show persistent random walk in the metastatic state while weakly persistent in non-metastatic state (<xref ref-type="bibr" rid="B21">Huda et al., 2018</xref>). Although chemoattractants for <italic>N. gruberi</italic> are so far unknown, in <italic>Naegleria fowleri</italic>, formylated peptides are known to act as chemokine (<xref ref-type="bibr" rid="B34">Marciano-Cabral and Cline, 1987</xref>) meaning that it enhances cell polarity and movement in the absence of gradient. Cell-cell variability in such response may explain how a minority of <italic>N. gruberi</italic> cells under our experimental condition showed persistent monopolarity. <italic>Naegleria fowleri</italic> are one of several known &#x201c;brain-eating&#x201d; amoebae that cause fatal central nervous system infection called amebic meningoencephalitis. Their pathogenicity is thought to be related to their capacity to enter brain by penetrating nasopharygeal mucosa and migrate along olfactory nerves (<xref ref-type="bibr" rid="B59">Thong and Ferrante, 1986</xref>). In future works, it should be informative to study how the properties quantified in this work are modulated by chemotactic and chemokinetic factors and how they are related to exploratory and invasive strategies.</p>
</sec>
<sec sec-type="materials|methods" id="s4">
<title>4 Materials and methods</title>
<sec id="s4-1">
<title>4.1 Cell culture</title>
<p>
<italic>Naegleria gruberi</italic> strain NEG-M was obtained from American Type Culture Collection (ATCC 30224). For routine cell propagation, small bits of frozen stock were scraped off using a sharp needle onto a fresh lawn of <italic>Klebsilella aerogenes</italic> on a NM agar plate (Peptone, Dextrose, K<sub>2</sub>HPO<sub>4</sub>, KH<sub>2</sub>PO4, 2% bactoagar) (<xref ref-type="bibr" rid="B15">Fulton, 1970</xref>). The two-member culture plate was incubated at 30&#xb0;C for a few days until cleared plaques appeared. To start axenic culture, growing cells were picked from the edge of a plaque and suspended in Milli-Q water. 10&#xa0;&#x3bc;L of the cell suspension was added to 25&#xa0;mL modified HL5 media (<xref ref-type="bibr" rid="B15">Fulton, 1970</xref>) supplemented with 40&#xa0;ng/mL vitamin B12 and 80&#xa0;ng/mL folic acid, 10% fetal bovine serum (FBS, Sigma 172,012) and 1% Penicillin-Streptomycin (Gibco) in a 75&#xa0;cm<sup>2</sup> canted-neck plastic flask (Corning 431464U). Cells were allowed to attach to the bottom of the flask and incubated at 30&#xb0;C for 3&#xa0;days before harvesting for imaging.</p>
</sec>
<sec id="s4-2">
<title>4.2 Time-lapse imaging</title>
<p>Axenic growing cells were dislodged from the flask bottom by gentle agitation. Cells were pelleted by centrifugation at 7 &#xd7; 10<sup>2</sup>&#xa0;G for 3&#xa0;min and resuspended in fresh HL5 media. The medium contains 5&#xa0;mM KH<sub>2</sub>PO<sub>4</sub>/Na<sub>2</sub>HPO buffer and thus provides required electrolytes (<xref ref-type="bibr" rid="B28">King et al., 1979</xref>) for optimal migration. The cell density was adjusted to 3.3 &#xd7; 10<sup>2</sup> cells/mL for the observations. 3&#xa0;mL of the cell suspension was plated on a 35&#xa0;mm glass bottom dish (No. 0 20&#xa0;mm hole diameter, MatTek). The plate was set to the stage of an inverted microscope (IX81, Olympus) equipped with either a thermal plate or a closed stage-top incubator set to 30&#xb0;C and left still for 30&#xa0;min before starting time-lapse image acquisition. All image acquisition was performed at 30&#xb0;C.</p>
<p>Phase contrast images were obtained by &#xd7;40 (LUCPLFLN) objective lens and a sCMOS camera (Prime 95B, Photometrics). To track target cells at multiple non-overlapping fields of view, Micromanager software with a custom written plugin was employed. Timelapse images were obtained from 2 or 3 positions at an interval of 1&#xa0;s for up to 1&#xa0;h. Each position was chosen so that initially only a single cell at the center existed in the entire field of view. In between each image acquisition, the cell centroid was calculated from a mask obtained by applying the &#x201c;Make Binary&#x201d; function in ImageJ to the most recent image. The automated stage was then recentered to cancel out the centroid displacement.</p>
</sec>
<sec id="s4-3">
<title>4.3 Analysis</title>
<sec id="s4-3-1">
<title>4.3.1 Characteristics of cellular trajectories</title>
<p>Binary masks from timelapse images were prepared using LABKIT (<xref ref-type="bibr" rid="B3">Arzt et al., 2022</xref>). Trajectories of cell centroid were extracted from the mask images using the ImageJ plugin TrackMate (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Ershov et al., 2022</xref>). The generalized Langevin equation (Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">4</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e6a">6a</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e6b">b</xref>) was numerically solved using the Euler-Maruyama method at 2-milisecond interval with the TorchSDE library (<xref ref-type="bibr" rid="B33">Li et al., 2020</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B26">Kidger et al., 2021</xref>). Simulated data were sampled at 1&#xa0;s interval. Velocity <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and acceleration <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> were calculated from the difference in the sampled positions <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at time <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with an interval <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="e6a">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e6b">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6b)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>MSD <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, probability distribution of speed <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, velocity autocorrelation <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, mean and standard deviation of acceleration conditional on speed <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and conditional-averaged strength of turning <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> were calculated from the trajectories for both the experiment and simulation data according to following equations:<disp-formula id="e7a">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e7b">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e7c">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x23;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x23;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7c)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e7d">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7d)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e7e">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2003;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7e)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e7f">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2003;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7f)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e7g">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2003;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7g)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e7h">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7h)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the average over <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, subscript <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> indicates the <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-th trajectory, <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x23;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the number of items in the following set <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the unbiased standard deviation, and <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 0.1&#xa0;&#x3bc;m/s is the bin width. Additionally, we checked the detail of the time evolution of velocity by calculating the autocorrelation of the magnitude and the angle:<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e8a">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x007C;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x007C;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x007C;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:msup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x007C;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x007C;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x007C;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x007C;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:msup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x007C;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e8b">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">arg</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8b)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s4-3-2">
<title>4.3.2 Velocity distribution</title>
<p>We fit a Gaussian distribution to both <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to determine the standard deviation <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. For <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that follows 2-dimensional Gaussian distribution, the distribution of <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is readily derived from the chi-square distribution with 2 degrees of freedom where the square of <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> follows:<disp-formula id="equ2">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2234;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>To note, the peak of the above distribution is located at <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s4-3-3">
<title>4.3.3 Fitting VAC</title>
<p>To fit the experimental data with the generalized Langevin equation (Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e5a">5a</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e5b">b</xref>), we employed the analytical solution for the velocity autocorrelation <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>vac</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. For the observed velocity <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the autocorrelation is:<disp-formula id="e10a">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mtext>ss</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e10b">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e10c">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2213;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10c)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Optimal values of <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> were obtained by minimizing the mean square error between <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s4-3-4">
<title>4.3.4 Positional uncertainty</title>
<p>Parameters in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref> were obtained by fitting VAC at <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="italic">sec</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> As for the simulation only with generalized Langevin equations (Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e5a">5a</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e5b">b</xref>), VAC matched poorly for the shortest time interval of our data (<inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 0 and 1&#xa0;s) due to measurement uncertainty arising from finite time step and spatial resolution of the observation. Because acceleration was also defined as the velocity difference in this time interval, the magnitude of acceleration in the simulations was off by one order of magnitude from the real cell data. We emulated these effects in the simulations by including white Gaussian noise with the observed standard deviation <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (see <italic>Methods</italic>, <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>). The value of VAC changed only at the shortest time window of <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 0 and 1&#xa0;s by this correction.</p>
<p>To represent positional uncertainty, we incorporated additive noise in the model so that<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is white gaussian noise which satisfies <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> where <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the Kronecker delta, and thus independent of all the other variables. <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the strength of the positional noise, <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the position sampled at time <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, calculated by integrating <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in time according to Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e5a">5a</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e5b">b</xref>. The observed velocity <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> used in the analysis is defined as follows:<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Due to the positional noise, the analytical solution of the velocity autocorrelation at steady state becomes<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mtext>ss</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The optimal values of <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> were obtained by minimizing mean square error between <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s4-3-5">
<title>4.3.5 Cell boundary analysis</title>
<p>A MATLAB code for the active contour method (<xref ref-type="bibr" rid="B8">Driscoll et al., 2012</xref>)&#x2014;BoundaryTrack (<xref ref-type="bibr" rid="B36">Nakajima et al., 2016</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Fujimori et al., 2019</xref>) was used to plot kymographs of the curvature and protrusion velocity of the cell binary mask contour. In brief, the kymographs show time-evolution of curvature or normal vector-projected velocity on the contour. The angle of normal vector was also obtained using this code.</p>
<sec id="s4-3-5-1">
<title>4.3.5.1 Boundary point tracking by BoundaryTrack</title>
<p>Initially, BoundaryTrack detects the sequence of boundary pixels of the mask starting clockwise from the upper-left most point (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S4A</xref> left). At each frame, the boundary was divided into equally spaced 500 points, where the upper-left most point was assigned index 1 (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S4A</xref> center). The boundary points in two consecutive frames were linked so that the mean square of the distance between the linked points was minimized (<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Figure S4A</xref> right). As for the latter frame, the index of the point linked with the first point in the previous frame was reset to 1. From the assigned boundary points, the curvature and the velocity were calculated. In particular, the velocity was obtained by calculating the displacement of the points assigned with the same index over time.</p>
</sec>
<sec id="s4-3-5-2">
<title>4.3.5.2 Comparing the protrusion velocity and the cell centroid velocity</title>
<p>To detect the forward region of the cell, the <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-th boundary point at time <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the velocity kymograph <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> were smoothed by fitting the velocity values at boundary points in each time with the following joint function:<disp-formula id="equ3">
<mml:math id="m112">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>500</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2209;</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x222a;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a continuous front region bounded by two ends <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The center <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, length <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the center of rear region <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> were defined in the coordinate with the periodic boundary condition, as follows:<disp-formula id="equ4">
<mml:math id="m120">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2227;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2227;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2227;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2227;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>500</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>To investigate the relation of front or rear region with the direction of cell centroid velocity, we calculated the angle difference between the normal vector at the center of front or rear region and the centroid velocity.</p>
</sec>
<sec id="s4-3-5-3">
<title>4.3.5.3 Curvature wave tracking and the leading edge detection</title>
<p>To track the curvature waves, we first detected protrusive regions as follows. Depending on the curvature <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, position &#x23;i in the curvature kymograph were classified as either &#x201c;protrusive&#x201d; <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, &#x201c;flat&#x201d; <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> or &#x201c;caved&#x201d; <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> where the thresholds <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> were obtained by the Otsu&#x2019;s method. At each time point <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, continuous protrusive regions (<italic>j</italic> &#x3d; 1, 2, 3 &#x2026; ) were defined as set <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of neighboring protrusive boundary points <italic>i</italic> between two ends <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="equ5">
<mml:math id="m129">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="double-struck">Z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2227;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2227;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2200;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2228;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2228;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x222a;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2227;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2227;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the center of <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-th protrusive region.</p>
<p>Next, we traced the curvature waves by linking the <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-th fragment at frame <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-th fragment at frame <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> if <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> have overlapping points. Thus, the set of linked fragments <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> was defined as follows:<disp-formula id="equ6">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2203;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>From each pair of the linked fragments <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we obtained the angular velocity <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of a protruding region as follows:<disp-formula id="equ7">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the angle of the normal vector at point <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at time <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The representative angular velocity <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> were obtained by fitting the histogram of <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to an exponential distribution for all the linked fragments.</p>
<p>To investigate the relation between the curvature wave and the centroid velocity angle, we selected a single dominant wave <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> whose angle of normal vector <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> was closest to that of the centroid velocity at time <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The lifetime <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the leading edge was measured by calculating the time window during which the leading edge was assigned to a particular curvature wave. To this end, we computed the time interval between the time points <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at which <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> become un-linked to the dominant wave at the next time frame <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="equ8">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2209;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>where the index <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m156">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is given so that <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is listed in the ascending order, i.e., <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for all integer <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We fit a histogram of <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for all the linked fragments with exponential distribution to obtain the typical duration time of driving wave <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s4-3-5-4">
<title>4.3.5.4 Estimating the time scale of centroid velocity autocorrelation</title>
<p>The angular velocity <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the duration time <inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> obtained above were used to estimate the autocorrelation of the angle of cell centroid velocity <inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The time evolution of <inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> was modeled as 1D persistent random walk with time scale <inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and step size <inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Then the probability distribution of the angle difference <inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is:<disp-formula id="equ9">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Therefore, the autocorrelation <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:mtext>AC</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is:<disp-formula id="equ10">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:mtext>AC</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Thus, the estimated decay time of the autocorrelation is <inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4-3-6">
<title>4.3.6 Cell morphology analysis</title>
<sec id="s4-3-6-1">
<title>4.3.6.1 Fourier-based shape analysis</title>
<p>To quantify cell shape, we calculated the elliptic Fourier descriptor (<xref ref-type="bibr" rid="B29">Kuhl and Giardina, 1982</xref>). First, we extracted the outline of cell binary mask with a homemade code according to (<xref ref-type="bibr" rid="B36">Nakajima et al., 2016</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Fujimori et al., 2019</xref>). The periphery of a cell mask <inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m173">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> was defined as a folded line parametrized with length <inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m174">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">l</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> connecting the pixels <inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m175">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the edge, where each pixel <inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m176">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> has pixel <inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m177">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m178">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in its 4 nearest neighbor pixels:<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">l</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">l</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">l</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Next, the polygonal outline was converted to 160 equally spaced points <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>159</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on a relative position on <inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="e15a">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3000</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>160</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e15b">
<mml:math id="m183">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>160</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>159</mml:mn>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>160</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15b)</label>
</disp-formula>which is rescaled according to the total number of pixels <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m184">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the mask, and the coordinate was set so that the origin is at the cell centroid.</p>
<p>The elliptic Fourier descriptor was calculated by taking the discrete Fourier transformation of <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m185">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with wave number <inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m186">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m187">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>159</mml:mn>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>160</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>159</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a rotational matrix. Its power spectrum <inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> was calculated. <italic>C</italic>
<sub>n</sub> and <italic>C</italic>
<sub>-n</sub> are complex number equivalents of <inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mn>161</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> .</p>
</sec>
<sec id="s4-3-6-2">
<title>4.3.6.2 Fourier descriptor PCA</title>
<p>We calculated principal component vectors from the representative dataset containing 63 snapshots. From the power spectrum vector <inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>159</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for each mask in the representative dataset, averaged power spectrum vector <inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m193">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the covariance matrix <inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m194">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>159</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m195">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m196">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>were calculated, where <inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m197">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m198">
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the variance and covariance. The <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m199">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-th eigenvalue and eigenvector <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m200">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of matrix <inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m201">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> were defined so that the conditions <inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m202">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>160</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m203">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are met. To note, thus obtained values of <inline-formula id="inf163">
<mml:math id="m204">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m205">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m206">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> were used to analyze all the data. Using the eigenvectors, the <inline-formula id="inf166">
<mml:math id="m207">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-th principal component<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m208">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>was calculated for each power spectrum vector of mask.</p>
<p>To characterize cell shape change dynamics, we calculated autocorrelation <inline-formula id="inf167">
<mml:math id="m209">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of PC1 and PC2 values. Using the PC values of cell <inline-formula id="inf168">
<mml:math id="m210">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at time <inline-formula id="inf169">
<mml:math id="m211">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf170">
<mml:math id="m212">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is:<disp-formula id="equ11">
<mml:math id="m213">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>To restore the shape of cell from a set of principal components <inline-formula id="inf171">
<mml:math id="m214">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>160</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf172">
<mml:math id="m215">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf173">
<mml:math id="m216">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> were sequentially calculated:<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m217">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>160</mml:mn>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m218">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>160</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>159</mml:mn>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>160</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msqrt>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The pixels <inline-formula id="inf174">
<mml:math id="m219">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> included in the edge were obtained by rounding off <inline-formula id="inf175">
<mml:math id="m220">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. To show the recovered edge as an image, we made a binary image which has white color only on the pixels <inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m221">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s4-3-6-3">
<title>4.3.6.3 CNN-based shape analysis</title>
<p>CNN-based PCA and classification were performed based on the morphometry obtained previously (<xref ref-type="bibr" rid="B23">Imoto et al., 2021</xref>). In brief, each snapshot image of <italic>N. gruberi</italic> was input to the pre-trained CNN, and the morphology features were obtained as output. The principal components of these features were calculated using the PCA parameters obtained in (<xref ref-type="bibr" rid="B23">Imoto et al., 2021</xref>). The time average of the principal components was taken from all the frames in each time series. According to the morphology features, each snapshot was classified into three morphology classes: <italic>Dictyostelium-like</italic>, HL60-like, and fish keratocyte-like. Since only two snapshots were classified as keratocyte-like, we conducted the further analysis on <italic>Dictyostelium-like</italic>, HL60-like classes. The HL60 class ratio was calculated for each timeseries, as the number of snapshots classified as HL60 divided by the total number of snapshots in the timeseries.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4-3-7">
<title>4.3.7 Analytical solution of VAC at steady state without positional noise</title>
<p>First, we define VAC as an ensemble-averaged inner product of true velocities at two timepoints:<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m222">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>To obtain the dynamics of thus defined VAC, <inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m223">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be obtained as it&#xf4;-integral of generalized Langevin equation with 2-dimensional Brownian motion <inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m224">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m225">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e24a">
<mml:math id="m226">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e24b">
<mml:math id="m227">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e25a">
<mml:math id="m228">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2234;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e25b">
<mml:math id="m229">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25b)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Especially, the velocity can be calculated from the eigenvalues <inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m230">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> defined above and corresponding eigenvectors <inline-formula id="inf180">
<mml:math id="m231">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <inline-formula id="inf181">
<mml:math id="m232">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf182">
<mml:math id="m233">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: <disp-formula id="e26a">
<mml:math id="m234">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e26b">
<mml:math id="m235">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e26c">
<mml:math id="m236">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>tan</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2213;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26c)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Using the representation of <inline-formula id="inf183">
<mml:math id="m237">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> above and the property of Brownian motion <inline-formula id="inf184">
<mml:math id="m238">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, VAC is:<disp-formula id="equ12">
<mml:math id="m239">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ13">
<mml:math id="m240">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m241">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Since <inline-formula id="inf185">
<mml:math id="m242">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is always positive when <inline-formula id="inf186">
<mml:math id="m243">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the first term of VAC disappears with time at the rate of <inline-formula id="inf187">
<mml:math id="m244">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The lower limit of integration also disappears at the same rate. The only time-independent term comes from the upper limit of integration and is the steady state solution of VAC:<disp-formula id="e28a">
<mml:math id="m245">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e28b">
<mml:math id="m246">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28b)</label>
</disp-formula>where the second line is another representation of <inline-formula id="inf188">
<mml:math id="m247">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> defined above. Finally, considering the sampling procedure where the velocity is observed as the difference of discretely sampled positions, the representation of <inline-formula id="inf189">
<mml:math id="m248">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is obtained by time integration of VAC:<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m249">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the third raw, we used the relation <inline-formula id="inf190">
<mml:math id="m250">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mi>lim</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mi>lim</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> because time average should converge to the steady state solution if the VAC itself converges.</p>
</sec>
</sec>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s5">
<title>Data availability statement</title>
<p>The raw data supporting the conclusion of this article will be made available by the authors, without undue reservation.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Author contributions</title>
<p>MU: Data curation, Formal Analysis, Investigation, Methodology, Software, Supervision, Validation, Visualization, Writing&#x2013;original draft, Funding acquisition. YM: Data curation, Formal Analysis, Investigation, Writing&#x2013;review and editing, Software. AK: Data curation, Writing&#x2013;review and editing. DI: Writing&#x2013;review and editing, Data curation, Investigation, Software, Visualization. SS: Conceptualization, Funding acquisition, Methodology, Project administration, Resources, Supervision, Writing&#x2013;original draft.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>Funding</title>
<p>The author(s) declare financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article. This was work was supported by JSPS KAKENHI Grant Number JP19H05801 to SS, JP22H05673 to MU, JST CREST JPMJCR1923 to SS and partly by HFSP Research Grant RGP0051/2021 to SS.</p>
</sec>
<ack>
<p>The authors thank the present and the past members of the SS lab for experimental supports and discussion.</p>
</ack>
<sec sec-type="COI-statement" id="s8">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
<p>The author(s) declared that they were an editorial board member of Frontiers, at the time of submission. This had no impact on the peer review process and the final decision.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s9">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<sec id="s10">
<title>Supplementary material</title>
<p>The Supplementary Material for this article can be found online at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2023.1274127/full#supplementary-material">https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2023.1274127/full&#x23;supplementary-material</ext-link>
</p>
<supplementary-material xlink:href="Video3.MP4" id="SM1" mimetype="application/MP4" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
<supplementary-material xlink:href="DataSheet1.PDF" id="SM2" mimetype="application/PDF" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
<supplementary-material xlink:href="Video4.MP4" id="SM3" mimetype="application/MP4" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
<supplementary-material xlink:href="Video2.MP4" id="SM4" mimetype="application/MP4" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
<supplementary-material xlink:href="Video5.MP4" id="SM5" mimetype="application/MP4" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
<supplementary-material xlink:href="Video1.MP4" id="SM6" mimetype="application/MP4" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
<supplementary-material xlink:href="Video6.MP4" id="SM7" mimetype="application/MP4" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Alirezaeizanjani</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gro&#xdf;mann</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pfeifer</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hintsche</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Beta</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Chemotaxis strategies of bacteria with multiple run modes</article-title>. <source>Sci. Adv.</source> <volume>6</volume>, <fpage>eaaz6153</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/sciadv.aaz6153</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ariel</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rabani</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Benisty</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Partridge</surname>
<given-names>J. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Harshey</surname>
<given-names>R. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Be&#x2019;er</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Swarming bacteria migrate by L&#xe9;vy Walk</article-title>. <source>Nat. Commun.</source> <volume>6</volume>, <fpage>8396</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/ncomms9396</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Arzt</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Deschamps</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmied</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pietzsch</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmidt</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tomancak</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>LABKIT: labeling and segmentation toolkit for big image data</article-title>. <source>Front. Comput. Sci.</source> <volume>4</volume>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fcomp.2022.777728</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bartumeus</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Catalan</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fulco</surname>
<given-names>U. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lyra</surname>
<given-names>M. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Viswanathan</surname>
<given-names>G. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2002</year>). <article-title>Optimizing the encounter rate in biological interactions: L&#xe9;vy versus brownian strategies</article-title>. <source>Phys. Rev. Lett.</source> <volume>88</volume>, <fpage>097901</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.88.097901</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Brown</surname>
<given-names>M. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Silberman</surname>
<given-names>J. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Spiegel</surname>
<given-names>F. W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>A contemporary evaluation of the acrasids (Acrasidae, Heterolobosea, Excavata)</article-title>. <source>Eur. J. Protistol.</source> <volume>48</volume>, <fpage>103</fpage>&#x2013;<lpage>123</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ejop.2011.10.001</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chi</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yin</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gregersen</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Deng</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fan</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Rear actomyosin contractility-driven directional cell migration in three-dimensional matrices: a mechano-chemical coupling mechanism</article-title>. <source>J. Roy. Soc. Interface</source> <volume>11</volume>, <fpage>20131072</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rsif.2013.1072</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dieterich</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Klages</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Preuss</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schwab</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Anomalous dynamics of cell migration</article-title>. <source>Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.</source> <volume>105</volume>, <fpage>459</fpage>&#x2013;<lpage>463</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.0707603105</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Driscoll</surname>
<given-names>M. K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>McCann</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kopace</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Homan</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fourkas</surname>
<given-names>J. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Parent</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Cell shape dynamics: from waves to migration</article-title>. <source>Plos Comput. Biol.</source> <volume>8</volume>, <fpage>e1002392</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1371/journal.pcbi.1002392</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dunn</surname>
<given-names>G. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brown</surname>
<given-names>A. F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1987</year>). <article-title>A unified approach to analysing cell motility</article-title>. <source>J. Cell Sci.</source> <volume>8</volume>, <fpage>81</fpage>&#x2013;<lpage>102</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1242/jcs.1987.supplement_8.5</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ebata</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yamamoto</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tsuji</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sasaki</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Moriyama</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kuboki</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Persistent random deformation model of cells crawling on a gel surface</article-title>. <source>Sci. Rep.</source> <volume>8</volume>, <fpage>5153</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41598-018-23540-x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ershov</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Phan</surname>
<given-names>M.-S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pylv&#xe4;n&#xe4;inen</surname>
<given-names>J. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rigaud</surname>
<given-names>S. U.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Blanc</surname>
<given-names>L. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Charles-Orszag</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>TrackMate 7: integrating state-of-the-art segmentation algorithms into tracking pipelines</article-title>. <source>Nat. Methods</source> <volume>19</volume>, <fpage>829</fpage>&#x2013;<lpage>832</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41592-022-01507-1</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fritz-Laylin</surname>
<given-names>L. K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lord</surname>
<given-names>S. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mullins</surname>
<given-names>R. D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>WASP and SCAR are evolutionarily conserved in actin-filled pseudopod-based motility</article-title>. <source>J. Cell Biol.</source> <volume>216</volume>, <fpage>1673</fpage>&#x2013;<lpage>1688</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1083/jcb.201701074</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fritz-Laylin</surname>
<given-names>L. K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Prochnik</surname>
<given-names>S. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ginger</surname>
<given-names>M. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dacks</surname>
<given-names>J. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Carpenter</surname>
<given-names>M. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Field</surname>
<given-names>M. C.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2010</year>). <article-title>The genome of Naegleria gruberi illuminates early eukaryotic versatility</article-title>. <source>Cell</source> <volume>140</volume>, <fpage>631</fpage>&#x2013;<lpage>642</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cell.2010.01.032</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fujimori</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nakajima</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shimada</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sawai</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Tissue self-organization based on collective cell migration by contact activation of locomotion and chemotaxis</article-title>. <source>Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.</source> <volume>116</volume>, <fpage>4291</fpage>&#x2013;<lpage>4296</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.1815063116</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fulton</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1970</year>). <article-title>Amebo-flagellates as research partners: the laboratory biology of Naegleria and Tetramitus</article-title>. <source>Methods Cell Physiology</source> <volume>4</volume>, <fpage>341</fpage>&#x2013;<lpage>476</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0091-679X(08)61759-8</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gail</surname>
<given-names>M. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Boone</surname>
<given-names>C. W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1970</year>). <article-title>The locomotion of mouse fibroblasts in tissue culture</article-title>. <source>Biophys. J.</source> <volume>10</volume>, <fpage>980</fpage>&#x2013;<lpage>993</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0006-3495(70)86347-0</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Haastert</surname>
<given-names>P. J. M. V.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Short- and long-term memory of moving amoeboid cells</article-title>. <source>Plos One</source> <volume>16</volume>, <fpage>e0246345</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1371/journal.pone.0246345</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Haastert</surname>
<given-names>P. J. M. V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bosgraaf</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2009</year>). <article-title>Food searching strategy of amoeboid cells by starvation induced run length extension</article-title>. <source>Plos One</source> <volume>4</volume>, <fpage>e6814</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1371/journal.pone.0006814</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Harris</surname>
<given-names>T. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Banigan</surname>
<given-names>E. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Christian</surname>
<given-names>D. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Konradt</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wojno</surname>
<given-names>E. D. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Norose</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Generalized L&#xe9;vy walks and the role of chemokines in migration of effector CD8&#x2b; T cells</article-title>. <source>Nature</source> <volume>486</volume>, <fpage>545</fpage>&#x2013;<lpage>548</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nature11098</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hartman</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lau</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chou</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Coates</surname>
<given-names>T. D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1994</year>). <article-title>The fundamental motor of the human neutrophil is not random: evidence for local non-Markov movement in neutrophils</article-title>. <source>Biophys. J.</source> <volume>67</volume>, <fpage>2535</fpage>&#x2013;<lpage>2545</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0006-3495(94)80743-X</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B67">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>C. -H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tang</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lglesias</surname>
<given-names>P. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Devreotes</surname>
<given-names>P. N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>An excitable signal integrator couples to an idling cytoskeletal oscillator to drive cell migration</article-title>. <source>Nat. Cell Biol.</source> <volume>15</volume>, <fpage>1307</fpage>&#x2013;<lpage>1316</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/ncb2859</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huda</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Weigelin</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wolf</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tretiakov</surname>
<given-names>K. V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Polev</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wilk</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>L&#xe9;vy-like movement patterns of metastatic cancer cells revealed in microfabricated systems and implicated <italic>in vivo</italic>
</article-title>. <source>Nat. Commun.</source> <volume>9</volume>, <fpage>4539</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41467-018-06563-w</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huo</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>He</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yuan</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Swimming Escherichia coli cells explore the environment by L&#xe9;vy walk</article-title>. <source>Appl. Environ. Microb.</source> <volume>87</volume>, <fpage>024299</fpage>&#x2013;<lpage>e2520</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1128/aem.02429-20</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Imoto</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Saito</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nakajima</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Honda</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ishida</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sugita</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Comparative mapping of crawling-cell morphodynamics in deep learning-based feature space</article-title>. <source>Plos Comput. Biol.</source> <volume>17</volume>, <fpage>e1009237</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1371/journal.pcbi.1009237</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Itakura</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aslan</surname>
<given-names>J. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kusanto</surname>
<given-names>B. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Phillips</surname>
<given-names>K. G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Porter</surname>
<given-names>J. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Newton</surname>
<given-names>P. K.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>p21-Activated kinase (PAK) regulates cytoskeletal reorganization and directional migration in human neutrophils</article-title>. <source>Plos One</source> <volume>8</volume>, <fpage>e73063</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1371/journal.pone.0073063</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jerison</surname>
<given-names>E. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Quake</surname>
<given-names>S. R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Heterogeneous T cell motility behaviors emerge from a coupling between speed and turning <italic>in vivo</italic>
</article-title>. <source>Elife</source> <volume>9</volume>, <fpage>e53933</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.7554/elife.53933</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kidger</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Foster</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oberhauser</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lyons</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Neural SDEs as infinite-dimensional GANs</article-title>. <comment>Available from: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://arxiv.org/abs/2102.03657">https://arxiv.org/abs/2102.03657</ext-link>.</comment>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>King</surname>
<given-names>C. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Davies</surname>
<given-names>A. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Preston</surname>
<given-names>T. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1981</year>). <article-title>Lack of substrate specificity on the speed of amoeboid locomotion inNaegleria gruberi</article-title>. <source>Experientia</source> <volume>37</volume>, <fpage>709</fpage>&#x2013;<lpage>710</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01967936</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>King</surname>
<given-names>C. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Westwood</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cooper</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Preston</surname>
<given-names>T. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1979</year>). <article-title>Speed of locomotion of the soil amoebaNaegleria gruberi in media of different ionic compositions with special reference to interactions with the substratum</article-title>. <source>Protoplasma</source> <volume>99</volume>, <fpage>323</fpage>&#x2013;<lpage>334</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01275804</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kuhl</surname>
<given-names>F. P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Giardina</surname>
<given-names>C. R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1982</year>). <article-title>Elliptic Fourier features of a closed contour</article-title>. <source>Comput. Vis. Graph</source> <volume>18</volume>, <fpage>236</fpage>&#x2013;<lpage>258</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0146-664x(82)90034-x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kwon</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kwon</surname>
<given-names>O.-S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cha</surname>
<given-names>H.-J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sung</surname>
<given-names>B. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Stochastic and heterogeneous cancer cell migration: experiment and theory</article-title>. <source>Sci. Rep.</source> <volume>9</volume>, <fpage>16297</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41598-019-52480-3</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cox</surname>
<given-names>E. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Flyvbjerg</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>&#x201c;Dicty dynamics&#x201d;: dictyostelium motility as persistent random motion</article-title>. <source>Phys. Biol.</source> <volume>8</volume>, <fpage>046006</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1478-3975/8/4/046006</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>N&#xf8;rrelykke</surname>
<given-names>S. F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cox</surname>
<given-names>E. C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Persistent cell motion in the absence of external signals: a search strategy for eukaryotic cells</article-title>. <source>Plos One</source> <volume>3</volume>, <fpage>e2093</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1371/journal.pone.0002093</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wong</surname>
<given-names>T.-K. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>R. T. Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Duvenaud</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Scalable gradients for stochastic differential equations</article-title>. <comment>Available from: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://arxiv.org/abs/2001.01328">https://arxiv.org/abs/2001.01328</ext-link>.</comment>
</citation>
</ref>
<ref id="B34">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Marciano-Cabral</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cline</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1987</year>). <article-title>Chemotaxis by Naegleria fowleri for bacteria</article-title>. <source>J. Protozool.</source> <volume>34</volume>, <fpage>127</fpage>&#x2013;<lpage>131</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.1550-7408.1987.tb03147.x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Morales</surname>
<given-names>J. C. F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xue</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Roh-Johnson</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>An evolutionary and physiological perspective on cell-substrate adhesion machinery for cell migration</article-title>. <source>Front. Cell Dev. Biol.</source> <volume>10</volume>, <fpage>943606</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fcell.2022.943606</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nakajima</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ishida</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fujimori</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wakamoto</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sawai</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>The microfluidic lighthouse: an omnidirectional gradient generator</article-title>. <source>Lab. Chip</source> <volume>16</volume>, <fpage>4382</fpage>&#x2013;<lpage>4394</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1039/c6lc00898d</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nakamura</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kobayashi</surname>
<given-names>T. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Connection between the bacterial chemotactic network and optimal filtering</article-title>. <source>Phys. Rev. Lett.</source> <volume>126</volume>, <fpage>128102</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.126.128102</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B38">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ohta</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tarama</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sano</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Simple model of cell crawling</article-title>. <source>Physica D.</source> <volume>318&#x2013;319</volume>, <fpage>3</fpage>&#x2013;<lpage>11</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physd.2015.10.007</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B39">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Parfrey</surname>
<given-names>L. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lahr</surname>
<given-names>D. J. G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Knoll</surname>
<given-names>A. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Katz</surname>
<given-names>L. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Estimating the timing of early eukaryotic diversification with multigene molecular clocks</article-title>. <source>Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.</source> <volume>108</volume>, <fpage>13624</fpage>&#x2013;<lpage>13629</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.1110633108</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B40">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Partridge</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Anton</surname>
<given-names>S. G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Khorshed</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Adams</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pospori</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Celso</surname>
<given-names>C. L.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Heterogeneous run-and-tumble motion accounts for transient non-Gaussian super-diffusion in haematopoietic multi-potent progenitor cells</article-title>. <source>Plos One</source> <volume>17</volume>, <fpage>e0272587</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1371/journal.pone.0272587</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B41">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Passucci</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brasch</surname>
<given-names>M. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Henderson</surname>
<given-names>J. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zaburdaev</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Manning</surname>
<given-names>M. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Identifying the mechanism for superdiffusivity in mouse fibroblast motility</article-title>. <source>Plos Comput. Biol.</source> <volume>15</volume>, <fpage>e1006732</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1371/journal.pcbi.1006732</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B42">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pollard</surname>
<given-names>T. D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <article-title>Regulation of actin filament assembly by Arp2/3 complex and formins</article-title>. <source>Annu. Rev. Bioph. Biom.</source> <volume>36</volume>, <fpage>451</fpage>&#x2013;<lpage>477</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1146/annurev.biophys.35.040405.101936</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B43">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Preston</surname>
<given-names>T. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>King</surname>
<given-names>C. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1978</year>). <article-title>An experimental study of the interaction between the soil amoeba Naegleria gruberi and a glass substrate during amoeboid locomotion</article-title>. <source>J. Cell Sci.</source> <volume>34</volume>, <fpage>145</fpage>&#x2013;<lpage>158</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1242/jcs.34.1.145</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B44">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Prostak</surname>
<given-names>S. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Robinson</surname>
<given-names>K. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Titus</surname>
<given-names>M. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fritz-Laylin</surname>
<given-names>L. K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>The actin networks of chytrid fungi reveal evolutionary loss of cytoskeletal complexity in the fungal kingdom</article-title>. <source>Curr. Biol.</source> <volume>31</volume>, <fpage>1192</fpage>&#x2013;<lpage>1205.e6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cub.2021.01.001</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B45">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Reynolds</surname>
<given-names>A. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Can spontaneous cell movements be modelled as L&#xe9;vy walks?</article-title> <source>Phys. Stat. Mech. Appl.</source> <volume>389</volume>, <fpage>273</fpage>&#x2013;<lpage>277</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physa.2009.09.027</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B46">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Reynolds</surname>
<given-names>A. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ouellette</surname>
<given-names>N. T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Swarm dynamics may give rise to L&#xe9;vy flights</article-title>. <source>Sci. Rep.</source> <volume>6</volume>, <fpage>30515</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/srep30515</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B47">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rieu</surname>
<given-names>J.-P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Delano&#xeb;-Ayari</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Takagi</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tanaka</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nakagaki</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Periodic traction in migrating large amoeba of Physarum polycephalum</article-title>. <source>J. Roy. Soc. Interface</source> <volume>12</volume>, <fpage>20150099</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rsif.2015.0099</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B48">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rodiek</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hauser</surname>
<given-names>M. J. B.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Migratory behaviour of Physarum polycephalum microplasmodia</article-title>. <source>Eur. Phys. J. Spec. Top.</source> <volume>224</volume>, <fpage>1199</fpage>&#x2013;<lpage>1214</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1140/epjst/e2015-02455-2</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B49">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sadhu</surname>
<given-names>R. K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Igli&#x10d;</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gov</surname>
<given-names>N. S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>A minimal cell model for lamellipodia-based cellular dynamics and migration</article-title>. <source>J. Cell Sci.</source> <volume>136</volume>, <fpage>jcs260744</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1242/jcs.260744</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B50">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schwarz</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1978</year>). <article-title>Estimating the dimension of a model</article-title>. <source>Ann. Stat.</source> <volume>6</volume>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1214/aos/1176344136</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B51">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Seb&#xe9;-Pedr&#xf3;s</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Grau-Bov&#xe9;</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Richards</surname>
<given-names>T. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ruiz-Trillo</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Evolution and classification of myosins, a paneukaryotic whole-genome approach</article-title>. <source>Genome Biol. Evol.</source> <volume>6</volume>, <fpage>290</fpage>&#x2013;<lpage>305</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1093/gbe/evu013</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B52">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Selmeczi</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pedersen</surname>
<given-names>L. I. I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nrrelykke</surname>
<given-names>S. F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hagedorn</surname>
<given-names>P. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mosler</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Cell motility as random motion: a review</article-title>. <source>Eur. Phys. J. Spec. Top.</source> <volume>157</volume>, <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>15</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1140/epjst/e2008-00626-x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B53">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Selmeczi</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mosler</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hagedorn</surname>
<given-names>P. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Larsen</surname>
<given-names>N. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Flyvbjerg</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2005</year>). <article-title>Cell motility as persistent random motion: theories from experiments</article-title>. <source>Biophys. J.</source> <volume>89</volume>, <fpage>912</fpage>&#x2013;<lpage>931</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1529/biophysj.105.061150</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B54">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shaebani</surname>
<given-names>M. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jose</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Santen</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stankevicins</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lautenschl&#xe4;ger</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Persistence-speed coupling enhances the search efficiency of migrating immune cells</article-title>. <source>Phys. Rev. Lett.</source> <volume>125</volume>, <fpage>268102</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.125.268102</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B55">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shaebani</surname>
<given-names>M. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Piel</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lautenschl&#xe4;ger</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Distinct speed and direction memories of migrating dendritic cells diversify their search strategies</article-title>. <source>Biophys. J.</source> <volume>121</volume>, <fpage>4099</fpage>&#x2013;<lpage>4108</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.bpj.2022.09.033</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B56">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Stokes</surname>
<given-names>C. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lauffenburger</surname>
<given-names>D. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Williams</surname>
<given-names>S. K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1991</year>). <article-title>Migration of individual microvessel endothelial cells: stochastic model and parameter measurement</article-title>. <source>J. Cell Sci.</source> <volume>99</volume>, <fpage>419</fpage>&#x2013;<lpage>430</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1242/jcs.99.2.419</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B57">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Takagi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sato</surname>
<given-names>M. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yanagida</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ueda</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Functional analysis of spontaneous cell movement under different physiological conditions</article-title>. <source>Plos One</source> <volume>3</volume>, <fpage>e2648</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1371/journal.pone.0002648</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B58">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Taktikos</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stark</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zaburdaev</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>How the motility pattern of bacteria affects their dispersal and chemotaxis</article-title>. <source>Plos One</source> <volume>8</volume>, <fpage>e81936</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1371/journal.pone.0081936</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B59">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Thong</surname>
<given-names>Y. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ferrante</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1986</year>). <article-title>Migration patterns of pathogenic and nonpathogenic Naegleria spp</article-title>. <source>Infect. Immun.</source> <volume>51</volume>, <fpage>177</fpage>&#x2013;<lpage>180</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1128/IAI.51.1.177-180.1986</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B60">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tweedy</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Meier</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stephan</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Heinrich</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Endres</surname>
<given-names>R. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Distinct cell shapes determine accurate chemotaxis</article-title>. <source>Sci. Rep.</source> <volume>3</volume>, <fpage>2606</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/srep02606</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B61">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Velle</surname>
<given-names>K. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fritz-Laylin</surname>
<given-names>L. K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Conserved actin machinery drives microtubule-independent motility and phagocytosis in Naegleria</article-title>. <source>J. Cell Biol.</source> <volume>219</volume>, <fpage>e202007158</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1083/jcb.202007158</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B62">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Velle</surname>
<given-names>K. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fritz-Laylin</surname>
<given-names>L. K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Diversity and evolution of actin-dependent phenotypes</article-title>. <source>Curr. Opin. Genet. Dev.</source> <volume>58</volume>, <fpage>40</fpage>&#x2013;<lpage>48</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.gde.2019.07.016</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B63">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Viswanathan</surname>
<given-names>G. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Buldyrev</surname>
<given-names>S. V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Havlin</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Luz</surname>
<given-names>M. G. E. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Raposo</surname>
<given-names>E. P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stanley</surname>
<given-names>H. E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1999</year>). <article-title>Optimizing the success of random searches</article-title>. <source>Nature</source> <volume>401</volume>, <fpage>911</fpage>&#x2013;<lpage>914</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/44831</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B64">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Walsh</surname>
<given-names>C. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <article-title>The role of actin, actomyosin and microtubules in defining cell shape during the differentiation of Naegleria amebae into flagellates</article-title>. <source>Eur. J. Cell Biol.</source> <volume>86</volume>, <fpage>85</fpage>&#x2013;<lpage>98</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ejcb.2006.10.003</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B65">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Welf</surname>
<given-names>E. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ahmed</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Johnson</surname>
<given-names>H. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Melvin</surname>
<given-names>A. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Haugh</surname>
<given-names>J. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Migrating fibroblasts reorient directionality by a metastable, PI3K-dependent mechanism</article-title>. <source>J. Cell Biol.</source> <volume>197</volume>, <fpage>105</fpage>&#x2013;<lpage>114</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1083/jcb.201108152</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B66">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Veltman</surname>
<given-names>D. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Keizer-Gunnink</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pots</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kortholt</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>GPCR-controlled membrane recruitment of negative regulator C2GAP1 locally inhibits Ras signaling for adaptation and long-range chemotaxis</article-title>. <source>Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.</source> <volume>114</volume>, <fpage>E10092</fpage>&#x2013;<lpage>E10101</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.1703208114</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>