+ Aplicando matemática para generar un modelo de una buena noche de sueño
¿Por qué no puedo dormir? ¿Este nuevo medicamento me mantienen despierto toda la noche? ¿Puedo dormir con este frío? A pesar de décadas de investigación, las respuestas a estas preguntas básicas acerca de una de nuestras funciones corporales más esenciales siguen siendo excepcionalmente difícil de contestar. De hecho, los investigadores todavía no entienden completamente por qué podemos dormir. En un esfuerzo por comprender mejor el ciclo sueño-vigilia y de cómo puede andar mal, los investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer están adoptando un enfoque diferente al tradicional de las imágenes cerebrales y los estudios del sueño, y aque están usando las matemáticas.
El profesor de Matemáticas Mark Holmes y su estudiante graduada, Lisa Rogers, están usando las matemáticas para desarrollar un nuevo modelo de computadora que puede ser fácilmente manipulados por otros científicos y médicos para predecir cómo los cambios ambientales, médicos o físicos en el cuerpo de una persona afectan su sueño, además su modelo también proporciona pistas sobre la dinámica más importante del ciclo sueño-vigilia.
“Queríamos crear una herramienta muy interdisciplinaria para la comprensión del ciclo sueño-vigilia. Hemos basado el modelo en los mejores resultados biológicos y más recientes elaborados por neurobiólogos de las diversas fases del ciclo. Esto ha creado un modelo que es matemática y biológicamente exacto y útil para una variedad de los científicos.” dijo Holmes.
“Este es también un ejemplo importante de cómo las matemáticas aplicadas pueden ser utilizados para resolver problemas reales de la ciencia y la medicina”, continuó Holmes.
Para crear el modelo, los investigadores, literalmente, se arremangaron y fueron al laboratorio antes de ponerse con el lápiz y papel en las ecuaciones matemáticas. Rogers pasó el verano pasado con neurobiólogos de la Harvard Medical School para aprender sobre la biología del cerebro. Se investigó el papel de los neurotransmisores específicos dentro del cerebro en diversos puntos en el ciclo sueño-vigilia.
Esta investigación permitió al equipo desarrollar un modelo de 11 grandes ecuación del ciclo sueño-vigilia, y ahora están trabajando para introducir las ecuaciones diferenciales en un modelo de computación gráfica para que los biólogos y los médicos puedan estudiarlo.
“Hemos desarrollado un modelo que puede servir a otros investigadores como un punto de referencia del ideal, de un ciclo de sueño-vigilia saludable”, dijo Holmes. “Los científicos podrán adoptar este modelo ideal y predecir cómo los diferentes trastornos, como la cafeína o el” jet lag tendrán un impacto que el ciclo ideal, y así dar importantes pistas sobre cómo superar estas perturbaciones y permitir que los pacientes puedan dormir mejor”
Rogers continuará su trabajo en el programa después de recibir su doctorado en matemáticas aplicadas de Rensselaer, porque su trabajo en las matemáticas del ciclo sueño-vigilia ya ha captado la atención de la comunidad científica, que le generó una beca de investigación postdoctoral de la National Science Foundation (NSF). Con la beca, Rogers continuará su trabajo en la Universidad de Nueva York y comenzará a incorporar otros aspectos del ciclo sueño-vigilia, por lo que la investigación sobre el tema sigue avanzando.
















