Modelado y análisis de autómatas celulares cardíacos híbridos a través de simulación de Monte Carlo acelerada por GPU
Autores: Treml, Lilly Maria; Bartocci, Ezio; Gizzi, Alessio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Modelado y análisis de autómatas celulares cardíacos híbridos a través de simulación de Monte Carlo acelerada por GPU
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Red
Células
Señales eléctricas
Sincronización
Modelado
Análisis
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
El corazón está compuesto por una red compleja de miles de millones de células. Bajo condiciones fisiológicas, las células cardíacas propagan señales eléctricas en el espacio, generando el latido del corazón de manera sincrónica y coordinada. Cuando esta sincronización falla, pueden surgir eventos que ponen en peligro la vida. La complejidad inherente de la dinámica no lineal subyacente y el gran número de componentes biológicos involucrados hacen que la modelización y el análisis de las propiedades electrofisiológicas en el tejido cardíaco sigan siendo un desafío abierto. Aquí consideramos un enfoque de Autómatas Celulares Híbridos (HCA) que modela la resistencia de la membrana celular-celular del corazón con una variable libre. Mostramos que este enfoque de modelización puede reproducir propiedades espaciotemporales importantes y complejas, allanando el camino para futuras aplicaciones prometedoras. Mostramos cómo la tecnología basada en GPU puede acelerar considerablemente la simulación y el análisis. Además, estudiamos el comportamiento cardíaco dentro de un dominio unidimensional considerando resistencia no homogénea y realizamos un análisis de Monte Carlo para evaluar nuestro enfoque.
Descripción
El corazón está compuesto por una red compleja de miles de millones de células. Bajo condiciones fisiológicas, las células cardíacas propagan señales eléctricas en el espacio, generando el latido del corazón de manera sincrónica y coordinada. Cuando esta sincronización falla, pueden surgir eventos que ponen en peligro la vida. La complejidad inherente de la dinámica no lineal subyacente y el gran número de componentes biológicos involucrados hacen que la modelización y el análisis de las propiedades electrofisiológicas en el tejido cardíaco sigan siendo un desafío abierto. Aquí consideramos un enfoque de Autómatas Celulares Híbridos (HCA) que modela la resistencia de la membrana celular-celular del corazón con una variable libre. Mostramos que este enfoque de modelización puede reproducir propiedades espaciotemporales importantes y complejas, allanando el camino para futuras aplicaciones prometedoras. Mostramos cómo la tecnología basada en GPU puede acelerar considerablemente la simulación y el análisis. Además, estudiamos el comportamiento cardíaco dentro de un dominio unidimensional considerando resistencia no homogénea y realizamos un análisis de Monte Carlo para evaluar nuestro enfoque.