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Dos investigadores de la Universidad de Vigo reciben un premio internacional de biología matemática

Begoña Cid y Eduardo Liz Marzán, del departamento de Matemática Aplicada II de la Universidad de Vigo, son los ganadores de la última edición Premio Bellman, uno de los galardones más prestigiosos a nivel internacional en el campo de la biología matemática y concedido cada dos años por la editorial Elsevier.

El trabajo  analiza un modelo matemático aplicable a poblaciones que se reproducen durante una época concreta del año, como e el caso de los recursos pesqueros. Su utilidad está en determinar el impacto que pueden tener las capturas según la época en la que tengan lugar.

Fuente:

https://www.farodevigo.es/gran-vigo/2018/10/25/investigadores-campus-reciben-premio-internacional/1985776.html

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Según modelo matemático, el olivo más viejo de la Península Ibérica tiene más de 3.000 años

Mouchão, el olivo más viejo de la Península Ibérica con 3.350 años

El árbol, situado en Mouriscas (centro de Portugal) ha sido datado con 3.350 años en el marco de un proyecto de la Universidad Tras-os-Montes e Alto Douro (UTAD) en colaboración con la empresa portuguesa “Oliveiras Milenares”.

El responsable de la iniciativa es el investigador de la UTAD Jose Luis Lousada.

El pueblo tiene como principal reclamo turístico el propio árbol, con una altura de 3,2 metros y un tronco con un perímetro de 11,1 metros.

Para poner en valor este patrimonio natural, la UTAD está datando los olivos milenarios más relevantes mediante un método matemático que el propio Lousada ha patentado.

En función de diferentes parámetros, como la dimensión que ha ido adquiriendo y su ubicación, permite establecer la edad del árbol. El método fue validado mediante un ensayo con 600 olivos y en los últimos meses ha permitido datar otros olivos de Portugal, Francia y España.

Leer más:

https://www.elidealgallego.com/content/print/olivo-mas-viejo-peninsula-iberica-tiene-3350-anos/20181013234900387020

Las matemáticas podrían salvar el ecosistema

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Un grupo de científicos en las áreas de matemáticas, física y biología de la Universidad Autónoma de Barcelona, el Centro de Investigación Matemática y la Escuela Superior de Matemáticas de Barcelona han elaborado fórmulas generales que describen las bifucarciones, que son los cambios que pueden llevar a la supervivencia o extinción de una especie en el ecosistema.

Las bifurcaciones son un fenómeno matemático que permite describir cambios cualitativos en la dinámica de un sistema cuando un factor cambia. Este proceso se encuentra en una gran cantidad de fenómenos físicos.

En los modelos matemáticos, explican la dinámica del sistema considerando su evolución. Procesos como la extinción de una especie o el cambio climático, sólo pueden observarse en un tiempo limitado, pero con el método creado es posible identificar si un sistema, a corto plazo, está por registrar una bifurcación catastrófica o leve y si será un cambio irreversible.

El fenómeno de la bifurcación presenta también “autosimilitud”, de forma que la descripción a un tiempo dado es una réplica escalada de lo que pasa a otro tiempo. Esta propiedad es análoga a lo que se da en las transiciones de fase termodinámicas.

Leer más:

http://www.mvsnoticias.com/#!/noticias/las-matematicas-podrian-salvar-el-ecosistema-761

Matemáticas para entender el cerebro

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El funcionamiento del cerebro sigue siendo uno de los grandes misterios de la ciencia. Los procesos cerebrales se basan en la transmisión de impulsos nerviosos entre diferentes tipos de neuronas pero, ¿cómo se coordinan para construir esas respuestas? Explicar la sincronización neuronal es uno de los grandes retos de la neurociencia computacional, en las que las matemáticas son fundamentales.

En los años 50 se propusieron los primeros modelos, que describían el funcionamiento de una neurona aislada. Trataban de reproducir, con sistemas de diferenciales, lo que se observaría mirando una neurona en funcionamiento con el microscopio. El modelo más popular, de Alan Lloyd Hodgkin y Andrew Huxley, mostraba cómo se inicia y transmite el potencial de acción de la neurona a lo largo del tiempo.

Sin embargo, de cara a la comprensión de los procesos neuronales, no es interesante el estudio de una sola neurona, sino el comportamiento colectivo de grandes conjuntos. Los modelos de redes neuronales muestran un promedio de su actividad, usando como tasa el número de descargas eléctricas por unidad de tiempo de toda una red (llamado firing rate), o de ciertas zonas de la misma.

Para ello, se utiliza la teoría cinética, que muestra con ecuaciones el comportamiento y propiedades macroscópicas a partir de una descripción estadística de los procesos moleculares microscópicos. Estas ideas sirven como puente entre los modelos micro y macro.

José Antonio Carrillo de la Plata, investigador del Imperial College London, trabaja desde hace décadas en estas cuestiones. Junto con Benoit Perthame (Paris VI) y María Cáceres (Universidad Granada), analizaron diversos modelos de fenómenos macroscópicos y llegaron a la conclusión de que los modelos podían producir soluciones que describen fenómenos biológicos nunca observados por los experimentalistas.

Carrillo tiene un gran interés en los que describen el funcionamiento de las células de red (en inglés grid cells), las neuronas que permiten entender a los humanos y otros animales cuál es su posición en el espacio.

Los investigadores observaron que estas neuronas son como una malla virtual que almacena la información del movimiento, de forma que por ejemplo, una rata puede recorrer en la oscuridad un camino ya conocido.

Ahora Carrillo está analizando si estos modelos planteados se pueden obtener de manera rigurosa matemáticamente. La cuestión es comprobar que estos modelos macroscópicos son coherentes con la información facilitada por los modelos microscópicos clásicos, empleando ecuaciones en derivadas parciales y su simulación numérica.

Leer más:

https://elpais.com/elpais/2018/10/03/ciencia/1538588039_962114.html

 

Bioingeniería y modelos matemáticos para combatir los efectos del cambio climático

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Investigadores de la Universidad Pompeu Fabra han diseñado nuevas estrategias de modificación de organismos que ayudarán a contrarrestar el impacto humano sobre la Tierra.

Lo han hecho publicando un artículo en la revista Royal Society OpenScience, en el cual proponen modelos matemáticos para desarrollar estrategias para contribuir a la conservación de los ecosistemas mediante la biología sintética.

Los investigadores plantean modificar genéticamente una especie de microorganismo determinada, que ya se encuentra presente en el contexto ecológico.

Han estudiado la situación de los ecosistemas semidesérticos, donde el aumento de temperatura provocará una transición hacia el estado desértico.

Por otro lado, han explorado una estrategia para afrontar la acumulación de residuos como el plástico en los ecosistemas acuáticos. Un microorganismo modificado utilizaría los restos de plástico en los océanos como sustrato y los destruiría.

En definitiva, los investigadores proponen los primeros pasos hacia una teoría de dinámica de poblaciones general para comprender cómo los organismos modificados con bioingeniería se comportarían en los ecosistemas.

Fuente:

https://www.agenciasinc.es/Noticias/Bioingenieria-para-combatir-los-efectos-del-cambio-climatico

http://rsos.royalsocietypublishing.org/content/5/7/180121

Un modelo matemático inspirado en el movimiento de las hormigas

El comportamiento de animales sociales es un ejemplo de fenómeno colectivo que emerge de comportamientos individuales. Unos investigadores del Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (IFISC) y del centro CEMSC3 de la Universidad Nacional de San Martin (Argentina) han analizado y modelizado las trayectorias de las hormigas de diversas colonias de Temnothoraz albipennis para estudiar las características de su movimiento. Los resultados los publican en el Journal of the Royal Society.

El modelo se encuentra resumido en la siguiente imagen:

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Explicación matemática a las rayas del pez cebra

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Thomas Woolley, un matemático de la Universidad de Cardiff ha explicado cómo el pez cebra desarrolla los patrones distintivos de rayas en su piel.

Ha descubierto que un factor clave son los ángulos en los que las células se persiguen una tras otra, y estos ángulos pueden determinar si un pez cebra desarrolla sus rayas distintivas, rayas rotas, patrones de lunares o ningún patrón en absoluto.

En vez de tener un patrón arraigado en su código genético, los peces cebra comienzan sus vidas como embriones transparentes antes de desarrollar patrones icónicos con el tiempo a medida que crecen.

Varios investigadores han estudiado por qué estos patrones se forman y han concluido que es el resultado de tres tipos de células de pigmento que interactúan entre sí: células de pigmento negro, células de pigmento amarillo y células de pigmento plateado

En su estudio, Woolley realizó una serie de simulaciones por ordenador que tuvieron una visión amplia de cómo las células se mueven cuando el pez cebra tiene sólo unas semanas de edad. Entonces se generaron diversos patrones dependiendo de las reglas de persecución.

Fuente:

http://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-explicacion-matematica-rayas-distintivas-pez-cebra-20170928135449.html

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