شبکه عروقی خون می تواند در طول زمان سازگار شود و نوعی حافظه را تشکیل دهد



شبکه ها در طول زمان تطبیق می یابند و از این طریق نوعی حافظه را تشکیل می دهند. این یافته کلیدی مطالعه جدید محققان موسسه ماکس پلانک برای پویایی و خودسازمانی در گوتینگن و دانشگاه فنی مونیخ است. آنها نشان می دهند که ساختار شبکه عروق خونی پویا است و می تواند با عوامل خارجی سازگار شود. به طور خاص، دانشمندان دریافتند که اتصالات به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند، بیشتر و بیشتر ضعیف می شوند تا زمانی که در نهایت ناپدید شوند.

سیستم عروقی در بدن ما جریان ثابتی از مواد مغذی، هورمون‌ها و سایر منابع را فراهم می‌کند، بنابراین انتقال کارآمد را تضمین می‌کند. محققین کومال باتاچاریا، دیوید زویکر و کارن علیم بررسی کردند که چگونه چنین شبکه ای می تواند در طول زمان خود را تطبیق داده و تغییر دهد. آنها با استفاده از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری، شبکه را مدل‌سازی کردند و قوانین سازگاری را برای اتصالات آن شناسایی کردند.

ما دریافتیم که قدرت یک اتصال در یک شبکه به جریان محلی بستگی دارد. این بدان معنی است که پیوندهایی با جریان پایین زیر یک آستانه مشخص، بیشتر و بیشتر از بین می روند تا زمانی که در نهایت ناپدید شوند.”


کارن علیم، نویسنده مسئول این مطالعه

از آنجایی که مقدار مواد بیولوژیکی برای ساخت سیستم عروقی محدود است و باید به روشی کارآمد استفاده شود، این مکانیسم روشی زیبا برای ساده‌سازی سیستم عروقی ارائه می‌دهد.

تغییرات در شبکه پایدار است

هنگامی که یک اتصال به دلیل نرخ جریان کم بسیار ضعیف شده است، بازیابی آن اتصال بسیار دشوار است. یک مثال معمول برای این انسداد یک رگ خونی است که در موارد بد حتی ممکن است منجر به سکته شود. در طول سکته، برخی از رگ های خونی در ناحیه خاصی از مغز به دلیل انسداد جریان خون بسیار ضعیف می شوند. “ما دریافتیم که در چنین حالتی، سازگاری‌ها در شبکه دائمی هستند و پس از رفع مانع حفظ می‌شوند. می‌توان گفت که شبکه ترجیح می‌دهد به جای رشد مجدد اتصالات ضعیف‌تر، جریان را از طریق اتصالات قوی‌تر موجود تغییر مسیر دهد – حتی اگر کومال باتاچاریا، نویسنده اصلی این مطالعه توضیح می‌دهد که جریان باید برعکس باشد.

با این درک جدید از حافظه شبکه، محققان اکنون می توانند توضیح دهند که جریان خون حتی پس از برداشتن موفقیت آمیز لخته به طور دائمی تغییر می کند. این قابلیت حافظه شبکه ها را می توان در سایر سیستم های زنده نیز یافت: قالب لجن فیزاروم پلی سفالوم همانطور که قبلاً نشان داده شد، از شبکه تطبیقی ​​خود برای هدایت محیط خود بر اساس محرک های غذایی استفاده می کند.

منبع:

موسسه ماکس پلانک برای پویایی و خود سازماندهی

مرجع مجله:

باتاچاریا، ک.، و همکاران (2022) تشکیل حافظه در شبکه های تطبیقی. نامه های بررسی فیزیکی doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.028101.



منبع