(a) Rapporto di conduttanza di due iterazioni successive rispetto alla conduttanza precedente durante l'adattamento per 3ttreno iterazioni dopo la fase di addestramento di durata ttrain conclusa. Conduttanza sopra soglia Cth (linea tratteggiata rossa verticale) le conduttanze oscillano intorno a [C(t + δt)/C(t) =1 (linea tratteggiata rossa orizzontale). I collegamenti a bassa conduttanza seguono una legge di potenza con esponente 1=3 (linea rossa). Solo conduttanza di soglia Cth è la forza dello stimolo specifica; confronta grigio (q aggiungi =40000q (0) e colore (q aggiungi =0). (b) Una rete adattata per ttreno , iterando più a lungo, 4ttrain , collegamenti con conduttanza inferiore alla soglia Cesimo scomparire (c). γ =1/2, q (0) =1, N =526 e T =30δt. Credito:Lettere di revisione fisica (2022). DOI:10.1103/PhysRevLett.129.028101
Il sistema vascolare all'interno del nostro corpo fornisce un flusso costante di nutrienti, ormoni e altre risorse, garantendo così un trasporto efficiente. I ricercatori Komal Bhattacharyya, David Zwicker e Karen Alim hanno studiato in che modo una tale rete è in grado di adattarsi e cambiare nel tempo. Utilizzando simulazioni al computer, hanno modellato la rete e identificato regole di adattamento per le sue connessioni.
"Abbiamo scoperto che la forza di una connessione all'interno di una rete dipende dal flusso locale", spiega Karen Alim, corrispondente autrice dello studio. "Ciò significa che i collegamenti con un flusso basso al di sotto di una certa soglia decadranno sempre di più fino a quando alla fine svaniranno", continua. Poiché la quantità di materiale biologico per costruire il sistema vascolare è limitata e dovrebbe essere utilizzata in modo efficiente, questo meccanismo offre un modo elegante per ottimizzare il sistema vascolare.
I cambiamenti nella rete sono persistenti
Una volta che una connessione è diventata molto debole a causa di una bassa portata, è molto difficile ripristinarla. Un esempio comune per questo è il blocco di un vaso sanguigno, che in un brutto caso potrebbe anche portare a un ictus. Durante un ictus, alcuni vasi sanguigni in una determinata regione del cervello diventano molto deboli a causa del blocco del flusso sanguigno.
"Abbiamo scoperto che in tal caso, gli adattamenti nella rete sono permanenti e vengono mantenuti dopo la rimozione dell'ostacolo. Si può dire che la rete preferisce reindirizzare il flusso attraverso connessioni più forti esistenti invece di ricrescere connessioni più deboli, anche se il flusso richiederebbe il contrario", spiega Komal Bhattacharyya, autore principale dello studio.
Con questa nuova comprensione della memoria di rete, i ricercatori possono ora spiegare che il flusso sanguigno cambia in modo permanente anche dopo aver rimosso con successo il coagulo. Questa capacità di memoria delle reti può essere trovata anche in altri sistemi viventi:la muffa melmosa Physarum polycephalum usa la sua rete adattiva per navigare nel suo ambiente sulla base delle impronte degli stimoli alimentari, come dimostrato in precedenza.
L'attuale studio è pubblicato in Physical Review Letters . + Esplora ulteriormente
