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Identificabilidad estructural y observabilidad de modelos de comunidades microbianas

Autores: Díaz-Seoane, Sandra; Sellán, Elena; Villaverde, Alejandro F.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Identificabilidad estructural y observabilidad de modelos de comunidades microbianas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Bioingeniería

Palabras clave

Comunidades biológicas
Comunidades microbianas
Microorganismos
Aplicaciones biotecnológicas
Aplicaciones biomédicas
Ecuaciones diferenciales ordinarias

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 42

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las comunidades biológicas son poblaciones de diversas especies que interactúan en un lugar común. Las comunidades microbianas, formadas por microorganismos, son ubicuas en la naturaleza y se utilizan cada vez más en aplicaciones biotecnológicas y biomédicas. Son sistemas no lineales cuya dinámica puede describirse con precisión mediante modelos de ecuaciones diferenciales ordinarias (ODEs). Se han propuesto varios modelos de ODE para describir comunidades microbianas. Sin embargo, la identificabilidad estructural y la observabilidad de la mayoría de ellos, es decir, la posibilidad teórica de inferir sus parámetros y estados internos observando su salida, aún no se ha determinado. Es importante establecer si un modelo posee estas propiedades, ya que, en su ausencia, la capacidad de un modelo para hacer predicciones confiables puede verse comprometida. Por lo tanto, en este documento, analizamos estas propiedades para las principales familias de modelos de comunidades microbianas. Consideramos varias dimensiones y medidas; en general, analizamos más de cien configuraciones diferentes. Descubrimos que algunos de ellos son completamente identificables y observables, pero varios casos son estructuralmente no identificables y/o no observables en condiciones experimentales típicas. Nuestros resultados ayudan a decidir qué marcos de modelado pueden usarse para un propósito dado en esta área emergente, y cuáles deben evitarse.

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