(a) Relación de conductancia de dos iteraciones posteriores frente a la conductancia anterior durante la adaptación para 3ttren iteraciones después de la fase de entrenamiento de duración ttrain terminó Por encima del umbral de conductancia Cth (línea discontinua roja vertical) las conductancias fluctúan alrededor de [C(t + δt)/C(t) =1 (línea discontinua roja horizontal). Los enlaces de baja conductancia siguen una ley de potencia con exponente 1=3 (línea roja). Solo umbral de conductancia Cth es específico de la fuerza del estímulo; comparar gris (q agregar =40000q (0) y color (q añadir =0). (b) Una red adaptada para ttren , iterando por más tiempo, 4ttren , enlaces con conductancia menor que el umbral Cth desaparecer (c). γ =1/2, q (0) =1, N =526 y T =30δt. Crédito:Cartas de revisión física (2022). DOI:10.1103/PhysRevLett.129.028101
El sistema vascular dentro de nuestro cuerpo proporciona un flujo constante de nutrientes, hormonas y otros recursos, asegurando así un transporte eficiente. Los investigadores Komal Bhattacharyya, David Zwicker y Karen Alim investigaron de qué manera esa red puede adaptarse y cambiar con el tiempo. Usando simulaciones por computadora, modelaron la red e identificaron reglas de adaptación para sus conexiones.
"Descubrimos que la fuerza de una conexión dentro de una red depende del flujo local", explica Karen Alim, autor correspondiente del estudio. "Esto significa que los enlaces con un flujo bajo por debajo de cierto umbral decaerán cada vez más hasta que finalmente desaparezcan", continúa. Como la cantidad de material biológico para construir el sistema vascular es limitada y debe usarse de manera eficiente, este mecanismo ofrece una forma elegante de optimizar el sistema vascular.
Los cambios en la red son persistentes
Una vez que una conexión se ha vuelto muy débil debido a un caudal bajo, es muy difícil recuperar esa conexión. Un ejemplo común de esto es el bloqueo de un vaso sanguíneo, que en un caso grave incluso podría provocar un derrame cerebral. Durante un accidente cerebrovascular, algunos vasos sanguíneos en una determinada región del cerebro se debilitan mucho debido a la obstrucción del flujo sanguíneo.
"Descubrimos que, en tal caso, las adaptaciones en la red son permanentes y se mantienen después de que se elimina el obstáculo. Se puede decir que la red prefiere desviar el flujo a través de conexiones más fuertes existentes en lugar de volver a hacer crecer conexiones más débiles, incluso si el el flujo requeriría lo contrario", explica Komal Bhattacharyya, autor principal del estudio.
Con esta nueva comprensión de la memoria de red, los investigadores ahora pueden explicar que el flujo sanguíneo cambia permanentemente incluso después de la eliminación exitosa del coágulo. Esta capacidad de memoria de las redes también se puede encontrar en otros sistemas vivos:el moho mucilaginoso Physarum polycephalum utiliza su red adaptativa para navegar en su entorno en función de las huellas de los estímulos alimentarios, como se demostró anteriormente.
El estudio actual se publica en Physical Review Letters . Un modelo matemático puede ayudar a explicar cómo circula la sangre en el cerebro
