Hacia un modelo minimalista de dinámica del volumen celular en la unidad neurovascular
Autores: Loshkarev, Robert; Postnov, Dmitry
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Hacia un modelo minimalista de dinámica del volumen celular en la unidad neurovascular
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Unidad neurovascular
Salud cerebral
Espacio extracelular
Procesos celulares
Neurociencia computacional
Regulación de volúmenes celulares
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
La unidad neurovascular (NVU) concepto denota células y sus mecanismos de comunicación que autorregulan el suministro de sangre en el parénquima cerebral. Durante las últimas dos décadas, ha quedado claro que además de su función principal, la NVU está involucrada en muchos procesos importantes asociados con el mantenimiento de la salud cerebral y que alterar la proporción del espacio extracelular juega un papel vital en esto. Aunque los biólogos han estudiado el proceso de hinchazón o contracción de las células, las consecuencias de la operación de la NVU no se comprenden bien. Además de modelar cuantitativamente los procesos celulares en la NVU, hay espacio para desarrollar una descripción matemática minimalista, similar a cómo opera la neurociencia computacional con modelos muy simples de neuronas, que, sin embargo, capturan las principales características de la dinámica. En este trabajo, hemos desarrollado un modelo minimalista de regulación de volúmenes celulares en la NVU. Basamos nuestro modelo en el modelo de FitzHugh-Nagumo con excitación de ruido y lo complementamos con un volumen variable de espacio extracelular. Mostramos que dicho modelo adquiere nuevas propiedades dinámicas en comparación con el modelo tradicional de neurona. Para validar nuestro enfoque, ajustamos los parámetros del modelo minimalista para que su comportamiento se ajuste a la dinámica calculada utilizando el modelo cuantitativo de alta dimensión y relevante desde el punto de vista biofísico. Los resultados muestran que nuestro modelo describe correctamente el cambio en el volumen celular y el espacio intercelular en la NVU.
Descripción
La unidad neurovascular (NVU) concepto denota células y sus mecanismos de comunicación que autorregulan el suministro de sangre en el parénquima cerebral. Durante las últimas dos décadas, ha quedado claro que además de su función principal, la NVU está involucrada en muchos procesos importantes asociados con el mantenimiento de la salud cerebral y que alterar la proporción del espacio extracelular juega un papel vital en esto. Aunque los biólogos han estudiado el proceso de hinchazón o contracción de las células, las consecuencias de la operación de la NVU no se comprenden bien. Además de modelar cuantitativamente los procesos celulares en la NVU, hay espacio para desarrollar una descripción matemática minimalista, similar a cómo opera la neurociencia computacional con modelos muy simples de neuronas, que, sin embargo, capturan las principales características de la dinámica. En este trabajo, hemos desarrollado un modelo minimalista de regulación de volúmenes celulares en la NVU. Basamos nuestro modelo en el modelo de FitzHugh-Nagumo con excitación de ruido y lo complementamos con un volumen variable de espacio extracelular. Mostramos que dicho modelo adquiere nuevas propiedades dinámicas en comparación con el modelo tradicional de neurona. Para validar nuestro enfoque, ajustamos los parámetros del modelo minimalista para que su comportamiento se ajuste a la dinámica calculada utilizando el modelo cuantitativo de alta dimensión y relevante desde el punto de vista biofísico. Los resultados muestran que nuestro modelo describe correctamente el cambio en el volumen celular y el espacio intercelular en la NVU.