Sincronización y estructura de red en un modelo del reloj circadiano en mamíferos

GUADALUPE CASCALLARES; PABLO M GLEISER

Carlos Paz

Congreso; Reunión Nacional de Física; 2012

Asociación Nacional de Física

Los ciclos circadianos (circa = aproximado, dies = día) son ciclos oscilatorios de casi 24 horas,observados en un gran número de procesos biológicos. Estos ciclos sirven para sincronizar comportamientos tales como los ciclos de sueño, de temperatura y de reproducción, con los cambios del entorno. En los mamíferos, el centro primario de regulación de ritmos circadianos se encuentra en el núcleo supraquiasmático (NSQ) del hipotálamo en el cerebro. Las células del NSQ pueden ser divididas en dos grupos de neuronas: el primer grupo recibe información de la retina, que indica la presencia o ausencia de luz, mientras que el segundo grupo recibe información ya procesada por el primer grupo. La sincronización entre estos grupos da lugar a los comportamientos observados en los individuos. Si bien se sabe que las neuronas de estos grupos utilizan distintos neurotransmisores para comunicarse, la topología del acoplamiento es desconocida. Por otra parte, para que las neuronas presenten oscilaciones circadianas, deben actuar en forma sincronizada. Por ello, en este trabajo, nos concentramos en la posibles interacciones y propiedades de sincronización del núcleo supraquiasmático. Para ello, modelamos las neuronas como osciladores de fase divididas en dos grupos, simulando las dos regiones del NSQ. Variando la topología e intensidad de acoplamiento intra e inter grupos, observamos los efectos en la sincronización y la formación de clusters con distinta frecuencia y fase de oscilación. Contrastamos los resultados obtenidos con recientes evidencias experimentales de sincronización en el NSQ.