Abstracts / Resumos
 


Dinâmica não-linear de filmes líquidos de interesse biológico
Paulo M. Bisch
IBCCF - UFRJ

As paredes e membranas que definem os compartimentos celulares onde
ocorrem os processaos bioquímicos vitais, são estruturas dinâmicas,
semi-organizadas em um estado líquido-cristalino com espessuras
nanométricas. O contacto entre células ou entre células e substratos,
nos fenomenos de reconhecimento e de adesão celular, são mediados por
filmes aquosos também com espessuras abaixo do microm. O estudo da
estabilidade mecânica, deformação ou ruptura destes filmes, crucial
para entender diversos fenômenos biológicos, necessitam uma descrição
em uma escala mesoscópica, capaz de levar em conta não só o carater
líquido-viscoso do meio mas também as propriedades eletroquímicas e
interações moleculares interfaciais. Desenvolvemos uma teoria
eletroquímica e hidrodinâmica para descrever estes fenômenos
discutindo a dinâmica e estabilidade em regimes de perturbação linear
e não-linear. São utilizados: a teoria de sistemas dinâmicos, o
estudo de bifurcações e métodos de integração numérica. Mostramos que
existem vários regimes que regem os comportamentos dinâmicos, podendo
levar a formação de padrões espacialmente não- homogenêos observados
experimentalmente.

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Global Stability of Steady Solutions for a Model in Virus Dynamics
Hermano Frid
IMPA

We consider a simple model for the immune system
in which virus are able to undergo mutations and are in competition
with leukocytes. It is related to several other concepts which have
been proposed in the literature like the concepts of quasi-species, shapes
and virulence. When mutations are not present, the system admits a
globally attractive critical point. Mutations do not affect this
picture for small perturbations and under strong structural assumptions.
Relaxing these assumptions leads to blow-up of the system. This is a
joint work with P.-E. Jabin and B. Perthame.

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Modelling Biological systems with delay differential equations.
Coraci P. Malta
Instituto de Fisica da USP

Delay differential equations are used to model biological
systems in which the characteristic times are comparable to the time of
evolution. The dynamical properties of equations with monotonic
feedbacks and multiple delays will be presented. These type of equation
are used to model physiological control system, and neural networks
(graded-response neuron model).

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Modelos de cadeias troficas.
Michel Iskin da Silveira Costa
LNCC

Serao apresentados alguns modelos de cadeias troficas onde se
avalia o efeito da variacao da quantidade de nutrientes
nos niveis de equilibrio, bem como na dinamica das populacoes.

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Modelagem e dinâmica molecular aplicada a proteínas e membranas.
Pedro G. Pascutti
IBCCF - UFRJ

A Biologia Molecular tem avançado enormemente nos últimos anos,
principalmente com a leitura completa do genoma humano e do genoma de diversos
organismos de interesse biotecnológico. Com o objetivo de conhecer os detalhes
atômicos e estruturais de macromoléculas biológicas e suas interações,
técnicas experimentais, teóricas e computacionais têm sido desenvolvidas e
aprimoradas. Dentre estas, a Modelagem Molecular e a Simulação por Dinâmica
Molecular vêm recebendo acelerado desenvolvimento. Novos algoritmos vêm sendo
planejados para a predição de conformações moleculares e novos protocolos e
métodos de simulação molecular vêm sendo estabelecidos. Neste workshop será
apresentado o método estocástico Generalized Simulated Annealing, que faz uso
da recém proposta de generalização da Termodinâmica por Constantino Tsallis,
e suas aplicações na otimização global de proteínas. Avanços na abordagem por
Dinâmica Molecular de sistemas biológicos envolvendo enzimas e membranas
serão também apresentados e discutidos.

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Threshold conditions for infection persistence in complex host-vectors interactions
Eduardo Massad
Departamento de Patologia FMUSP

As classicaly defined by Macdonald in the early fifties, for the case of
diseases with one vector and one host, the Basic Reproduction Number, R0, is
defined as the number of secondary infection caused by a single infective of
the same type (vector or host), during its infectiousness period in an entirely
susceptible population. In the case of a disease which has one vector and one
host, it is easy to show that R0 coincides with the threshold for the
establishment of an endemic state: if R0 >1 (R0 <1), the disease can invade
(cannot invade) the host population. In this work we examine various epidemic
situations in which there are more than one vector and/or host. We show that
in those more complex systems it is not possible to deduce a single R0 but
rather a threshold for infection persistence which is a composite of several
quantities closely related to the classical expression of R0. Another
definition of R0 given by Diekmann, Heesterbeek and Metz, and denoted here as
R0NGO is discussed and applied as an alternative to calculate the thresholds
for infection establishment.

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Quando Modelos Comportamentais Determinísticos Encontram Observações
Empíricas: Métodos de Calibração Bayesianos
Claudio Struchiner (stru@procc.fiocruz.br)
FIOCRUZ

A atividade de formulação de políticas e tomada de decisões em várias
áreas, inclusive a saúde pública, vem utilizando modelos quantitativos
com freqüência crescente. Desta forma, a discussão sobre a precisão e
utilidade destes modelos mostra-se oportuna. Utilizando como exemplo
um modelo compartimental determinístico desenvolvindo para representar
a dinâmica de transmissão da malária, descrevemos a aplicação de
procedimentos bayesianos para a calibração do modelo de transmissão,
usando dados longitudinais coletados no campo sobre a prevalência de
parasitemia por P. falciparum.

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Métodos Matemáticos no Estudo de Redes de Reações Bioquímicas.
Fernando de M C Vieira (fmcv@biof.ufrj.br)
IBCCF-UFRJ


As redes de reações sobre as quais se baseiam todos os sistemas vivos
apresentam enorme complexidade, e a identificação das etapas existentes em um
dado processo é área de pesquisa em si. A abordagem quantitativa e mesmo
qualitativa passa pela construção de equações diferenciais ordinárias que
descrevam a dinâmica básica de tais redes. Nas últimas décadas, diversos
resultados vêm permitindo a compreensão de processos a partir do comportamento
não-trivial de tais redes. Questões ligadas às redes de reação-difusão e suas
correspondentes equações diferenciais parciais também aparecem neste contexto.

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Genomic research activities at the bioinformatics laboratory- LABINFO (LNCC/MCT)
Ana Tereza Ribeiro de Vasconcelos
Bioinformatics Laboratory - LABINFO - LNCC
http://www.lncc.br/~labinfo


As the number of sequencing projects of prokaryotic genomes increases,
effective and efficient new tools for genome annotation are required. This
process has as input the raw DNA sequence produced by genome sequencing
projects. The addition of various layers of analysis and interpretation are
then required to extract biological meaningful information. Genome annotation
comprises analysis at the nucleotide, protein and functional levels. The
Bioinformatics Laboratory- LABINFO of National Laboratory of Scientific
Computation is responsible for the genome assembly and analysis of some
procariotes genomes. For the annotation of these genomes a new tool is being
developed that integrates several public domain and newly developed software
programs capable of dealing with several types of databases.

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Modelagem da Mecânica Respiratória
Walter Zin
IBCCF-UFRJ

O sistema respiratório, bem como as suas componentes
pulmonares e da parede torácica, é formado de
uma multitude de elementos. A necessidade de interpretar
o significado de variáveis como volume, fluxo de ar,
e pressão, tanto sobre condições fisiológicas como
patológicas, impôs a necessidade de modelos relativamente
simples que devem ser capazes de descrever tão precisamente
quanto possível o comportamento mecânico do sistema.
As componentes de tais modelos e de seus parâmetros associados
devem naturalmente possuir contrapartidas fisiológicas.

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Medidas de forma e textura no diagnóstico de nódulos pulmonares
Paulo C. P. Carvalho
IMPA

Serão discutidas técnicas para a análise e o diagnóstico de nódulos pulmonares
que usam medidas baseadas no coeficiente de atenuação e na forma, extraídas
de tomografias pulmonares. Uma vez obtidas estas medidas, aplica-se um
procedimento estatístico multivariado (Análise Discriminante) com a finalidade
de separar, de forma mais eficiente, os nódulos benignos dos malignos.
As medidas baseadas no coeficiente de atenuação levam em conta a distribuição
dos níveis de atenuação na tomografia. As medidas baseadas em forma utilizam
noções de convexidade, esfericidade, curvaturas intrínsecas e curvaturas
extrínsecas.

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Mathematical challenges in biomedical imaging.
Jorge P. Zubelli
IMPA

X-ray computerized tomography brought a revolution in medicine.
Such progress only happened because of the contribution from many
mathematical areas. In particular, Fourier
analysis, numerical analysis and inverse problems.
The techniques of tomography are now being used to image macro-molecules
at nano-metric scales through the use of electron microscopy. This
opened up new frontiers in biology but posed new mathematical difficulties.
During the early nineties the possibility of using infra-red
radiation for medical imaging was considered and its potential
in many fields has attracted the attention of several groups
both in academia and industry. Still, some of the mathematical
questions associated to it are formidable and mathematically
challenging.
In this talk we shall discuss some of those questions.

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Representação Fractal de Membranas Confinadas.
Luiz Bevilacqua
LNCC

A compactação de membranas muito finas em espaços pequenos gera uma estrutura
complexa com muitas dobras. Esta geometria pode eventualmente ser
caracterizada por uma dimensão fracionaria. Esta dimensão por sua vez pode ser
determinante de certas propriedades funcionais da membrana como acontece no
caso de membranas biológicas. O confinamento pode ser forçado mecanicamente ou
resultado de um crescimento natural ou provocado artificialmente. Trataremos
do caso de confinamento forçado como ponto de partida para o estudo do
crescimento de membranas biológicas. Uma questão crítica é a determinação da
dimensão de confinamento. Uma nova técnica associada às propriedades
dinâmicas - espectro de frequências naturais - das estruturas com geometria
fracionária será apresentada. Como aplicação ainda em desenvolvimento será
tratado o caso do pulmão, particularmente no que se refere à distribuição do
fluxo sanguíneo em diversas escalas. Um problema de extremo referente à
construção de um poliedro complexo passando por "n" pontos no espaço será
apresentado.


 

Organizers

L. Bevilacqua (LNCC)
Jair Koiller(LNCC&FGV)
W. Zin (IBCCF)
Jorge P. Zubelli (IMPA)