p Corpos humanos saudáveis ​​são bons em regular:nossas temperaturas permanecem em torno de 98,6 graus Fahrenheit, não importa o quão quente ou fria seja a temperatura ao nosso redor. Os níveis de açúcar no sangue permanecem bastante constantes, mesmo quando bebemos um copo de suco. Nós mantemos a quantidade certa de cálcio em nossos ossos e fora do resto de nossos corpos. p Não poderíamos sobreviver sem esse regulamento, chamado homeostase. E quando os sistemas quebram, os resultados podem causar doenças ou, as vezes, morte.

p Em apresentações na reunião anual da American Association for the Advancement of Science, pesquisadores argumentaram que a matemática pode ajudar a explicar e prever essas avarias, potencialmente oferecendo novas maneiras de tratar os sistemas para prevenir ou consertá-los quando as coisas dão errado. A reunião foi realizada praticamente no início deste ano por causa da pandemia COVID-19.

p A homeostase "é um fenômeno biológico e os sistemas biológicos não funcionariam sem ela, "disse Marty Golubitsky, um dos apresentadores e um distinto professor de ciências naturais e matemáticas na The Ohio State University. "E se você tivesse detalhado, modelos matemáticos precisos, você pode explorar numericamente esses sistemas, encontre lugares onde esse controle realmente aconteça, e então você pode estimar como as coisas dão errado e como você pode corrigir isso. "

p Os cientistas têm uma boa noção das razões biológicas pelas quais essa regulação acontece:certos sistemas em nossos corpos precisam permanecer constantes para funcionar e manter nossos corpos vivos. A matemática por trás disso, no entanto, é menos certo.

p Mas compreender a homeostase - incluindo prever mudanças e calcular maneiras de manter o corpo regulado, apesar das falhas nos sistemas do corpo que gerenciam essas regulamentações - pode ser uma maneira de fornecer cuidados médicos direcionados às pessoas que deles precisam, disse Janet Best, co-autor de algumas das pesquisas por trás das apresentações e professor de matemática na Ohio State.

p "Isso faz parte da medicina de precisão, "disse o melhor, que também é codiretor do Instituto de Biociências Matemáticas do Estado de Ohio. "As pessoas são diferentes, e você precisa de um modelo que funcione em pessoas diferentes. E achamos que foi isso que desenvolvemos aqui. "

p Pesquisadores do MBI e de outras instituições que estudam como a matemática e a biologia se cruzam criaram modelos para explicar como o corpo mantém a homeostase em uma variedade de sistemas. No centro desses modelos está um gráfico, um conceito matemático que busca explicar como os objetos se relacionam entre si. (Se você estudou álgebra ou geometria no colégio, você provavelmente aprendeu alguns dos fundamentos da teoria dos grafos.)

p Golubitsky e Best disseram que a teoria dos gráficos pode ajudar a explicar e prever mudanças na homeostase do corpo. Essa explicação, eles dizem, pode ser útil para biólogos e outras pessoas que procuram maneiras de intervir quando a homeostase falha. Esse colapso causa uma série de problemas - muita glicose no sangue de uma pessoa, por exemplo, ou não há cálcio suficiente em seus ossos.

p As apresentações do AAAS se concentraram em um gráfico que modela como o corpo regula os níveis de dopamina por meio da homeostase e como a teoria dos gráficos ajuda a identificar as propriedades dos gráficos que podem ajudar a prever a homeostase. Golubitsky e Best descreveram como a dopamina e as enzimas que a decompõem podem ser representadas como uma fórmula matemática associada a um gráfico.

p Eles mostraram que, calculando as mudanças nos nós, pode ser possível calcular ou prever mudanças nos níveis de dopamina. Essa abordagem pode ser expandida para outros sistemas, Golubitsky disse, embora estudos futuros sejam necessários para saber com certeza. Esse estudo já está em andamento, ele disse.

p "A homeostase é uma área importante o suficiente na biologia que, se a matemática pode contribuir com alguma coisa, é um sucesso, " ele disse.