Vpliv topoloških lastnosti kompleksnih mrež in dinamičnih lastnosti sklopljenih celičnih oscilatorjev na kolektivno dinamikoMarkovič, Rene (Avtor) Marhl, Marko (Mentor) Gosak, Marko (Komentor) kompleksne mrežefunkcionalne mrežetopološke lastnostidinamikasklopljeni oscilatorjisinhronizacijadisipativnostfleksibilnostDoktorska disertacija zajema raziskave na področju kolektivne dinamike mrežno sklopljenih oscilatorjev. Razdeljena je na dva dela. V prvem delu analiziramo, kako dinamične lastnosti oscilatorjev in struktura mreže sovisno vplivata na kolektivno dinamiko. Pokažemo, da je kolektivna dinamika fleksibilnih oscilatorjev najbolje koordinirana, ko so oscilatorji povezani v primeru široko skalno mrežo. Oscilatorji z močno disipativno dinamiko, ki implicira rigidnost, pa dosežejo najvišjo raven sinhronizacije v skalno neodvisnih mrežah. Pojav analitično razložimo in rezultate ponazorimo z različnimi matematičnimi modeli, ki vključujejo tako zvezne kakor tudi diskretne oscilatorje, ter izkazujejo različne stopnje dinamične kompleksnosti. Pri analizi kolektivne dinamike upoštevamo tudi hitrost širjenja signalov med vozlišči v mreži. Ugotovimo, da obstaja tako optimalna mrežna topologija kakor tudi optimalna hitrost širjenja signalov med vozlišči mreže, pri kateri je raven kolektivne sinhronizacije najvišja. Ugotovitve in metodologijo iz naših teoretičnih študij v drugem delu disertacije apliciramo na sistem povezanih celic beta v Langerhansovih otočkih trebušne slinavke miši, ki predstavlja z vidika fiziologije metabolnih procesov izredno pomemben predmet preučevanja. Mrežno povezane celice beta, katerih poglavitna naloga je izločanje inzulina in s tem uravnavanje koncentracije glukoze v krvi, analiziramo ob podpori eksperimentalnih podatkov, izmerjenih pri različnih koncentracijah glukoze. Naši rezultati kažejo, da se celice beta povezujejo v lokalne funkcionalne skupnosti. Njihova segregiranost pa se v splošnem manjša z naraščajočo koncentracijo glukoze. S postopnim povečevanjem koncentracije glukoze postanejo v otočku tudi vse bolj izražene lastnosti široko skalnih mrež malega sveta. S tem rezultati doktorske disertacije prispevajo k razlagi fiziološkega pomena učinkovitost mrežne povezanosti celic beta in nakazujejo možnosti patoloških sprememb, ki so posledica sprememb v medcelični komunikaciji.R. Markovič]20152014-12-11 17:23:30Doktorsko delo/naloga47041UDK: 530.182:517.17(043.3)COBISS_ID: 21140488NUK URN: URN:SI:UM:DK:DLJV1PDVsl