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Séance de cours

Cycles limites et systèmes excitants

Dans cours

BIO-341: Dynamical systems in biology

Life is non-linear. This course introduces dynamical systems as a technique for modelling simple biological processes. The emphasis is on the qualitative and numerical analysis of non-linear dynamical models. Examples are taken from biology and population ...

Description

Cette séance de cours couvre les concepts de cycles limites et de systèmes excitables, en se concentrant sur la relation entre les spirales instables dans la région R et les oscillations dans la glycolyse. Il traite également de la bistabilité possible dans les systèmes de rétroaction positive et du phénomène de verrouillage de phase. L'instructeur explique le calcul du temps de dérive et les changements de phase dans les rythmes circadiens humains, en mettant l'accent sur la réponse aux stimuli externes.

Enseignant·e·s (2)

Julian Charles Shillcock

Julian received his PhD at Simon Fraser University in Canada for work on Monte Carlo simulations of liquid crystal phase transitions and the elastic properties of fluid and polymerized membranes. He was a Group Leader at the Max Planck Institute of Colloids and Interfaces, Germany for five years applying coarse-grained simulation techniques - principally Dissipative Particle Dynamics (DPD) and Brownian Dynamics - to equilibrium and dynamic properties of fluid lipid membranes. A major target of this research was to reveal the molecular rearrangements that occur during vesicle fusion. During this time, he developed a commercially-available, parallel DPD code that is being used by several universities. He was an Associate Professor at MEMPHYS in the Department of Physics and Chemistry, University of Southern Denmark. He has also worked in industry, designing and writing software for communication satellite simulations (British Aerospace, 1986-1990), and fluid simulation software (Accelrys, Inc., 1998-1999). He joined the Blue Brain Project in 2011, and uses mesoscale simulation techniques, together with theoretical analysis and collaborations with experimentalists, to study the dynamics of cellular processes. Current projects include simulating the formation of the post-synaptic density in dendritic spines and developing theoretical models of the supramolecular organisation of synapses. He also teaches Master's and PhD courses in computational cell biology and biophysics. He wrote and maintains an open source dissipative particle dynamics simulation code: https://github.com/Osprey-DPD/osprey-dpd Orcid: orcid.org/0000-0002-7885-735X

Felix Naef

Felix Naef studied theoretical physics at the ETHZ and obtained his PhD from the EPFL in 2000. He then received postdoctoral training at the Center for Studies in Physics and Biology at the Rockefeller University (NYC) under the guidance of Prof. Magnasco. His research focuses on the modeling and interpretation of high-throughput functional data and the study of biomolecular oscillators. He joined ISREC as an associate scientist in early 2004 and is currently Associate Professor in the Institute of Bioengineering (IBI).

Source officielle

Concepts associés (32)

Rythme circadien

Le regroupe tous les processus biologiques cycliques d'une durée d'environ 24 heures. Un rythme circadien est un rythme biologique d’une durée de environ, qui possède au moins un cycle par période de . Le terme « circadien », inventé par Franz Halberg, vient du latin circa, « autour», et dies, « jour », et signifie littéralement cycle qui dure « environ un jour » Halberg, Franz. (1963). Circadian (about Twenty-Four-Hour) Rhythms in Experimental Medicine [Abridged]. Proceedings of the Royal Society of Medicine.

Circadian rhythm sleep disorder

Circadian rhythm sleep disorders (CRSD), also known as circadian rhythm sleep-wake disorders (CRSWD), are a family of sleep disorders which affect the timing of sleep. CRSDs arise from a persistent pattern of sleep/wake disturbances that can be caused either by dysfunction in one's biological clock system, or by misalignment between one's endogenous oscillator and externally imposed cues. As a result of this mismatch, those affected by circadian rhythm sleep disorders have a tendency to fall asleep at unconventional time points in the day.

Boucle à phase asservie

Une boucle à phase asservie, ou boucle à verrouillage de phase ou BVP (en anglais, phase-locked loop, ou PLL), est un montage électronique permettant d'asservir la phase ou la fréquence de sortie d'un système sur la phase ou la fréquence du signal d'entrée. Elle peut aussi asservir une fréquence de sortie sur un multiple de la fréquence d'entrée. L'invention de la boucle à verrouillage de phase est attribuée à un ingénieur français, Henri de Bellescize, en 1932.

Rythme circadien bactérien

Les rythmes circadiens bactériens, comme d'autres rythmes circadiens sont endogènes. Récemment découverts, ils constituent une des manifestations de ce qu'on appelle horloge circadienne ou horloge biologique ou horloge interne. La coordination et l'optimisation temporelle des processus biologiques et l'adaptation aux fluctuations quotidiennes jouent un rôle important dans la survie de la plupart des organismes.

Horloge circadienne

En biologie, une horloge circadienne est un mécanisme de régulation de processus quotidiens, les rythmes circadiens, présents chez de nombreux organismes vivants dont les cyanobactéries, les plantes, les champignons et les animaux. Elle définit un temps subjectif. Les rythmes circadiens sont décrits pour la première fois en 1729 par le mathématicien et astronome français Jean-Jacques Dortous de Mairan. Celui qui marque le plus les vies quotidiennes des êtres humains est le rythme veille-sommeil.

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Séances de cours associées (31)

Dynamique circadienne et cycle cellulaire : couplage et synchronisation

Explore la synchronisation et le couplage des cycles circadiens et cellulaires, en se concentrant sur la dynamique, les prédictions et le temps spécifique aux organes.

Oscillateurs circadiens : entraînement et synchronisation

Explore l'entraînement et la synchronisation des oscillateurs circadiens, en se concentrant sur les rythmes circadiens humains et l'impact des stimuli externes.

Effets de la lumière artificielle sur la santé : chirurgie guidée par fluorescence

Explore les effets de la lumière artificielle sur la santé des organismes vivants et les principes de la chirurgie guidée par la fluorescence, ainsi que les mécanismes et les antécédents de la luminothérapie lumineuse pour les troubles psychiatriques.

Dynamique du comportement des animaux : perspectives cachées et modèles prédictifs

Explore la dynamique cachée dans le comportement animal, soulignant l'importance d'un comportement à courte échelle pour prédire la dynamique à longue échelle.

Entraînement et synchronisation des oscillateurs

Explore l'entraînement et la synchronisation des oscillateurs, en se concentrant sur le modèle de Kuramoto et les phénomènes de résonance dans les rythmes circadiens humains.

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Concepts associés (32)

Rythme circadien

Circadian rhythm sleep disorder

Boucle à phase asservie

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Horloge circadienne

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