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Title: Modelo energético auto-organizado para a atividade coletiva em tecidos de animais simples
Authors: Santos, Michelle Cristina Varela dos
Keywords: Sistemas complexos;Criticalidade auto-organizada;Modelo de ondas peristálticas;Forest Fire;Animais simples
Issue Date: 30-Mar-2017
Citation: SANTOS, Michelle Cristina Varela dos. Modelo energético auto-organizado para a atividade coletiva em tecidos de animais simples. 2017. 71f. Dissertação (Mestrado em Ciências Biológicas) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017.
Portuguese Abstract: Entre o final do século XX e início do século XXI, muitos cientistas passaram a se interessar na dinâmica de sistemas complexos e os fenômenos envolvidos, tais como, os sistemas críticos. Esses sistemas não-lineares apresentam propriedades descritas por leis de potência. Fenômenos críticos constituem sistemas complexos, que não possuem propriedades bem descritas pelas leis da termodinâmica. O presente trabalho apresenta um modelo energético critico auto-organizado, ou seja, que possui Criticalidade Auto-Organizada (SOC), criado para explicar a atividade coletiva espontânea em um tecido animal sem a necessidade de um controle muscular ou de sistema nervoso central. O modelo protótipo descreve um tecido epitelial cuboide formado por uma única camada de células, como a cavidade digestiva interna de alguns animais simples ou primitivos. O tecido é composto por células que absorvem nutrientes e armazenam energia, com probabilidade p, para participar de atividade do tecido. Cada célula pode estar em dois estados: o de alta energia capaz de se tornar ativa ou de baixo consumo metabólico e em repouso. Qualquer célula pode ser ativada espontaneamente, com uma probabilidade muito baixa, e então propagar uma atividade coletiva entre seus vizinhos que compartilham energia suficiente. As células do tecido que participam da atividade consomem toda a sua energia. Foi observada uma relação tipo lei de potência, P(s) α sγ, para a probabilidade de ter um movimento coletivo de tamanho s. A construção deste modelo é análogo ao modelo Forest Fire Model. Essa abordagem produz naturalmente um estado crítico para a atividade do tecido animal, além de explicar a auto sustentação das atividades em um tecido animal vivo sem controle de feedback.
Abstract: Since the end of the twentieth century and the beginning of the twenty-first century, many scientists have become interested in the study of the dynamics of complex systems and in critical systems. This class of non-linear systems has properties described by power laws. Critical phenomena is characteristics of complex systems that has properties not well described by the laws of thermodynamics. The present work presents a self-organized critical (SOC) energy model, created to explain spontaneous collective activity in a given animal tissue without the necessity of a muscular control or central nervous system. This prototype model introduces a cuboid epithelial tissue formed by a single layer of cells, such as the internal digestive cavity of some primitive animals. The tissue is composed of cells that absorb nutrients and store energy, with probability p, to participate in a collective tissue motion. Each cell can be in two states: the high-energy state able to become active or low-metabolic and at rest. Any cell can be activated spontaneously, with a very low probability, and starts a collective activity with its neighbors that share enough energy. The tissue cells that participate in the oscillation consume all their energy. It is observed a power law relation, P(s) α sγ, for the probability of having a collective motion with s cells. The construction of this model is analogous to the Forest Fire SOC model. This approach naturally produces a critical condition for the oscillation of the animal tissue, in addition, it explains self-sustaining activities in a living animal tissue without feedback control.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/24060
Appears in Collections:PPGCB - Mestrado em Ciências Biológicas

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