(a) Relação de condutância de duas iterações subsequentes versus condutância anterior durante a adaptação para 3ttrem iterações após a fase de treinamento de duração ttreinar terminou. Condutância acima do limite Cth (linha vermelha tracejada vertical) as condutâncias flutuam em torno de [C(t + δt)/C(t) =1 (linha tracejada vermelha horizontal). Links de baixa condutância seguem uma lei de potência com expoente 1=3 (linha vermelha). Apenas condutância limite Cth é específico da força do estímulo; comparar cinza (q
adicionar
=40000q
(0)
e cor (q
adicionar
=0). (b) Uma rede adaptada para tcomboio , iterando por mais tempo, 4ttrem , links com condutância menor que o limite Cth desaparecer (c). γ =1/2, q
(0)
=1, N =526 e T =30δt. Crédito:Cartas de Revisão Física (2022). DOI:10.1103/PhysRevLett.129.028101
O sistema vascular dentro do nosso corpo fornece um fluxo constante de nutrientes, hormônios e outros recursos, garantindo assim um transporte eficiente. Os pesquisadores Komal Bhattacharyya, David Zwicker e Karen Alim investigaram de que forma essa rede é capaz de se adaptar e mudar ao longo do tempo. Usando simulações de computador, eles modelaram a rede e identificaram regras de adaptação para suas conexões.
"Descobrimos que a força de uma conexão dentro de uma rede depende do fluxo local", explica Karen Alim, autora correspondente do estudo. "Isso significa que as ligações com um fluxo baixo abaixo de um certo limite decairão cada vez mais até que eventualmente desapareçam", continua ela. Como a quantidade de material biológico para construir o sistema vascular é limitada e deve ser utilizada de forma eficiente, esse mecanismo oferece uma forma elegante de agilizar o sistema vascular.
As alterações na rede são persistentes Uma vez que uma conexão se torna muito fraca devido a uma baixa vazão, é muito difícil recuperar essa conexão. Um exemplo comum disso é o bloqueio de um vaso sanguíneo, que em um caso ruim pode até levar a um derrame. Durante um acidente vascular cerebral, alguns vasos sanguíneos em uma determinada região do cérebro ficam muito fracos devido ao bloqueio do fluxo sanguíneo.
"Descobrimos que, nesse caso, as adaptações na rede são permanentes e mantidas após a remoção do obstáculo. Pode-se dizer que a rede prefere redirecionar o fluxo através de conexões mais fortes existentes em vez de voltar a crescer conexões mais fracas - mesmo que o fluxo exigiria o oposto", explica Komal Bhattacharyya, principal autor do estudo.
Com essa nova compreensão da memória de rede, os pesquisadores agora podem explicar que o fluxo sanguíneo muda permanentemente mesmo após a remoção bem-sucedida do coágulo. Essa capacidade de memória das redes também pode ser encontrada em outros sistemas vivos:o mofo limoso Physarum polycephalum usa sua rede adaptativa para navegar em seu ambiente com base em impressões por estímulos alimentares, como demonstrado anteriormente.
O estudo atual está publicado em
Physical Review Letters .
+ Explorar mais Um modelo matemático pode ajudar a explicar como o sangue circula no cérebro
