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Hacia un modelo minimalista de dinámica del volumen celular en la unidad neurovascular

Autores: Loshkarev, Robert; Postnov, Dmitry

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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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


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.

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