Un algoritmo para crear un fantasma digital de la hendidura sináptica adecuado para modelado numérico adicional
Autores: Zagubnaya, Olga A.; Nartsissov, Yaroslav R.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un algoritmo para crear un fantasma digital de la hendidura sináptica adecuado para modelado numérico adicional
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Aplicaciones significativas
Métodos numéricos matemáticos
Biología
Reacción-difusión convectiva
Compuestos químicos
Fantasma digital
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 51
Citaciones: Sin citaciones
Una de las aplicaciones más significativas de los métodos numéricos matemáticos en biología es la descripción teórica de la convección reacción-difusión de compuestos químicos. Los objetos biológicos iniciales deben ser adecuadamente imitados por dominios digitales que sean adecuados para su posterior uso en modelado computacional. En el presente estudio, se establece un algoritmo para la creación de un fantasma digital que describe una parte local del tejido nervioso, específicamente un contacto sináptico. Todos los elementos esenciales de la sinapsis se determinan utilizando un conjunto de operaciones booleanas consistentes dentro del software COMSOL Multiphysics 6.1. La formalización del algoritmo implica una secuencia de procedimientos y operaciones lógicas aplicadas a una combinación de diagramas de Voronoi en 3D, un área sináptica interna definida experimentalmente y una simple elipsoide bajo diferentes conjuntos de parámetros biológicos. El fantasma digital obtenido es universal y puede aplicarse a diferentes tipos de sinapsis neuronales. La clara separación de los dominios diseñados revela que las condiciones del límite y las funciones de desconexión del flujo interno pueden establecerse explícitamente. Los dominios digitales correspondientes a las partes de una sinapsis son apropiados para la posterior aplicación de las mallas numéricas derivadas, con varias capacidades de los elementos incluidos. Por lo tanto, el fantasma digital obtenido puede ser utilizado de manera efectiva para el modelado posterior de la convección reacción-difusión de compuestos químicos en el tejido nervioso.
Descripción
Una de las aplicaciones más significativas de los métodos numéricos matemáticos en biología es la descripción teórica de la convección reacción-difusión de compuestos químicos. Los objetos biológicos iniciales deben ser adecuadamente imitados por dominios digitales que sean adecuados para su posterior uso en modelado computacional. En el presente estudio, se establece un algoritmo para la creación de un fantasma digital que describe una parte local del tejido nervioso, específicamente un contacto sináptico. Todos los elementos esenciales de la sinapsis se determinan utilizando un conjunto de operaciones booleanas consistentes dentro del software COMSOL Multiphysics 6.1. La formalización del algoritmo implica una secuencia de procedimientos y operaciones lógicas aplicadas a una combinación de diagramas de Voronoi en 3D, un área sináptica interna definida experimentalmente y una simple elipsoide bajo diferentes conjuntos de parámetros biológicos. El fantasma digital obtenido es universal y puede aplicarse a diferentes tipos de sinapsis neuronales. La clara separación de los dominios diseñados revela que las condiciones del límite y las funciones de desconexión del flujo interno pueden establecerse explícitamente. Los dominios digitales correspondientes a las partes de una sinapsis son apropiados para la posterior aplicación de las mallas numéricas derivadas, con varias capacidades de los elementos incluidos. Por lo tanto, el fantasma digital obtenido puede ser utilizado de manera efectiva para el modelado posterior de la convección reacción-difusión de compuestos químicos en el tejido nervioso.