Swarmalators: osciladores que se sincronizan y se agrupan. Aplicaciones a sistemas biológicos

Abstract

Las células de los seres vivos intercambian información entre ellas sobre su posición y estado interno permitiendo la coordinación global y auto-organización de un sistema celular en el espacio y tiempo. El desarrollo de un embrión o el de un organoide son ejemplos de auto-organización celular. En este trabajo se ha querido comprobar si el concepto de ”Swarmalator” (osciladores que se sincronizan y se agrupan, específicamente osciladores cuya fase y dinámica espacial están acopladas) introducido por O’Keeffe, Hong y Strogatz (2017) [15] pudiera aplicarse a sistemas multicelulares bajo unas reglas de interacción intercelulares. Este concepto está fundamentado en la interacción entre partículas, cada una definida por una posición en el espacio y una fase. Para ello, se han usado métodos computacionales. Los swarmalators son de interesés biológico celular ya que estos están acoplados de manera que su posición y fase se ve afectada por la posición y fase de los demás swarmalators en el sistema al igual que ocurre en un sistema celular simple. Este modelo se puede adaptar fácilmente a un sistema biológico donde las partículas son células y las fases de las partículas son el estado interno o tipo de célula. En este trabajo se discutirá cómo una modificación de este modelo (JiménezMorales, 2020) [11] puede reproducir estructuras semejantes a metazoos simples y como pueden modificarse estas estructuras ”bioswarmers” al encontrarse bajo cambios en los parámetros de las ecuaciones de interacción o al añadir ”ruido” en el estado interno de las células. Se hará un estudio amplio de otras propiedades y características de interés biológico como su movimiento colectivo, división o diferenciación que afectan a estas estructuras.