Patrones en estructuras y sistemas locomotores revelados mediante recursos de teoría de redes

DOS SANTOS, D.A.

San Miguel de Tucumán

Simposio; Simposio Morfología y función (XVI CAH); 2015

Congreso Argentino de Herpetología

Numerosos sistemas biológicos invitan, por su natural conformación, a ser pensados como conjuntos de elementos interconectados que intercambian información entre sí y que pueden además generar respuestas coordinadas a título de propiedades emergentes. La teoría de redes provee las herramientas formales apropiadas para encarar el estudio de dichos sistemas. El objetivo primario de la siguiente exposición es introducir al auditorio en la teoría de redes dentro del contexto de las ciencias naturales. Secundariamente, se ilustrará su aplicación al estudio de dos sistemas anatómicos: 1) tendones del dígito IV de anuros y reptiles y 2) conjunto músculo-esquelético de la cabeza humana. ESTUDIO APLICADO 1: Los tendones son estructuras conformadas por fibrillas de colágeno que soportan tensiones mecánicas. Las fibrillas están interconectadas mediante puentes proteicos. Por otra parte, el tamaño de sus secciones transversales no es homogéneo. Se propone el grafo de Gabriel para operacionalizar la red de fibrillas. Se estudian las propiedades de percolación y se compara el umbral respectivo ante escenarios de activación aleatoria de nodos versus activación ordenada (siguiendo el orden del tamaño de las fibrillas). Se detecta un retraso en la percolación para el caso de activación ordenada en comparación con la activación azarosa. El resultado sugiere un patrón de empaquetamiento consistente en una mezcla balanceada de unidades fibrilares disímiles en tamaño. ESTUDIO APLICADO 2: Los nodos de una red músculo-esquelética corresponden a músculos y huesos individuales, mientras que los enlaces que los conectan corresponden a uniones físicas concretas entre dichas unidades (articulaciones, uniones ligamentosas, tendinosas y fibrosas en general según correspondiere). Se estudia la versión dual (o grafo de enlaces) de esta red con el afán de reconocer: a) módulos o grupos morfo-funcionales de enlaces músculo-esqueléticos (articulaciones y demás uniones), y b) enlaces músculo-esqueléticos críticos (o centrales según teoría de redes) cuya remoción afectaría integridad funcional del conjunto.