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Dissertations / Theses on the topic 'Mathematica Mathematisches Modell'
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Thomas, Kerry J. "Teaching Mathematical Modelling to Tomorrow's Mathematicians or, You too can make a million dollars predicting football results." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2012. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-83131.
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Thomas, Kerry J. "Teaching Mathematical Modelling to Tomorrow''s Mathematicians or, You too can make a million dollars predicting football results." Turning dreams into reality: transformations and paradigm shifts in mathematics education. - Grahamstown: Rhodes University, 2011. - S. 334 - 339, 2012. https://slub.qucosa.de/id/qucosa%3A1949.
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3
Beirer, Stephan. "Mathematical modelling of the Jak-Stat1 signal transduction pathway." Berlin Logos, 2007. http://deposit.d-nb.de/cgi-bin/dokserv?id=2949679&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm.
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Walther, Thomas. "Mathematical and Experimental Investigation of Yeast Colony Development – A Model System for the Growth of Filamentous Fungi in Heterogeneous Environments." Doctoral thesis, [S.l. : s.n.], 2004. http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=973133570.
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Siller, Hans-Stefan. "Modellbilden - eine zentrale Leitidee der Mathematik." Aachen Shaker, 2006. http://d-nb.info/989019136/04.
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Siller, Hans-Stefan. "Modellbilden - eine zentrale Leitidee der Mathematik /." Aachen : Shaker, 2008. http://d-nb.info/989019136/04.
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7
Phupaichitkun, Sarawut. "Mathematical modelling of drying kinetics of Thai longan (Dimocarpus longan Lour.)." Aachen Shaker, 2008. http://d-nb.info/990670406/04.
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Siekmann, Ivo. "Mathematical modelling of pathogen-prey-predator interactions." München Verl. Dr. Hut, 2009. http://d-nb.info/99326039X/04.
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9
Peter, Malte Andreas. "Coupled reaction diffusion systems and evolving microstructure mathematical modelling and homogenisation." Berlin Logos-Verl, 2006. http://deposit.d-nb.de/cgi-bin/dokserv?id=2938384&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm.
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Peter, Malte Andreas. "Coupled reaction-diffusion systems and evolving microstructure : mathematical modelling and homogenisation /." Berlin : Logos-Verl, 2007. http://deposit.d-nb.de/cgi-bin/dokserv?id=2938384&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm.
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Brunner, Martin. "Mathematische Schülerleistung." Doctoral thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät II, 2006. http://dx.doi.org/10.18452/15480.
Full textAbstract:
Im Rahmen von drei Teilstudien wurde mathematische Schülerleistung aus einer differentialpsychologischen Perspektive untersucht. Die hierfür verwendeten Daten stammten von 29.386 deutschen Neuntklässlern, die am Programme for International Student Assessment (PISA) im Jahr 2000 teilnahmen. In Studie 1 wurden ausgehend von Strukturtheorien kognitiver Fähigkeiten verschiedene Strukturmodelle mathematischer Schülerleistung konfirmatorisch geprüft. So wurde mathematische Schülerleistung in Form eines Nested-Faktormodell als additive Funktion einer mathematikspezifischen Fähigkeit (M´) und der allgemeinen kognitiven Fähigkeit (g) spezifiziert. Dieses Modell wies einen besseren Modellfit auf als das in der psychologischen Forschung dominierende Standardmodell. Für Letzteres wurde angenommen, dass Maße mathematischer Schülerleistung nur von einer generellen mathematischen Fähigkeit (M) beeinflusst werden. In Studie 2 wurden Schulformunterschiede mit konfirmatorischen Mehrgruppen-Faktormodellen untersucht. Schulformspezifische Mittelwertunterschiede in M waren im Standardmodell wesentlich stärker ausgeprägt als bei M´ im Nested-Faktormodell. Weiterhin wurde eine schulformspezifische Differenzierungshypothese für M´ untersucht. Entgegen der Erwartung konnte diese nur sehr eingeschränkt von den Daten gestützt werden. In Studie 3 wurde die Validität mathematischer Schülerleistung im Hinblick auf soziodemografische und motivationale Schülermerkmale sowie Schulnoten analysiert. Bei Verwendung des Nested-Faktormodells resultierte ein im Vergleich zum Standardmodell wesentlich differenzierteres Befundmuster. So waren Geschlechterunterschiede (zu Gunsten der Jungen) in M´ im Nested-Faktormodell deutlich stärker ausgeprägt als bei M im Standardmodell. Implikationen und Perspektiven der drei Teilstudien werden für die psychologische Forschung, die Lehr-Lernforschung, die Konzeption von Schülerleistungsstudien sowie für die pädagogische Praxis diskutiert.Three studies investigated mathematics achievement from an individual differences perspective, using data from 29,386 German ninth graders who participated in the 2000 cycle of the OECD’s Programme for International Student Assessment (PISA). In study 1, different structural models of mathematics achievement were derived from structural theories of cognitive abilities, and tested empirically using confirmatory methods. In a nested-factor model, mathematics achievement was specified to be an additive function of specific mathematical ability (M´) and general cognitive ability (g). This model provided a better fit than the standard model that predominates in psychological research, which assumes that measures of mathematical achievement are only influenced by general mathematical ability (M). In study 2, differences between types of schools were analyzed using confirmatory multigroup factor analytic models. Mean differences in M in the standard model were much stronger than in M´ in the nested-factor model. A school-type-specific differentiation hypothesis for M´ was also investigated. Contrary to predictions, the data provided only limited support for this hypothesis. Study 3 analyzed the validity of mathematics achievement with respect to sociodemographic and motivational student characteristics and school grades. The nested-factor model yielded a much more differentiated pattern of results than the standard model. For example, gender differences (in favor of boys) were much more pronounced in M´ in the nested-factor model than in M in the standard model. The implications and future perspectives of studies 1 to 3 are discussed with respect to psychological and educational research, design of large-scale achievement studies, and educational practice.
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Simeone, Bruno. "Mathematics and democracy recent advances in voting systems and collective choice ; with 50 tables." Berlin Heidelberg New York Springer, 2006. http://deposit.d-nb.de/cgi-bin/dokserv?id=2841845&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm.
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Conzelmann, Holger. "Mathematical modeling of biochemical signal transduction pathways in mammalian cells a domain-oriented approach to reduce combinatorial complexity /." [S.l. : s.n.], 2008. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:93-opus-38819.
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Pugalee, David K. "Plenary Address: Language and Mathematics, A Model for Mathematics in the 21st Century." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2012. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-79258.
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Cazier, Jean-Baptiste. "Mathematical modelling of gas exchanges in film-wrapped cucumbers /." Alnarp : Swedish Univ. of Agricultural Sciences (Sveriges lantbruksuniv.), 2000. http://epsilon.slu.se/avh/2000/91-576-5763-7.pdf.
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Graves, Barbara, and Christine Suurtamm. "Disrupting linear models of mathematics teaching|learning." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2012. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-79920.
Full textAbstract:
In this workshop we present an innovative teaching, learning and research setting that engages beginning teachers in mathematical inquiry as they investigate, represent and connect mathematical ideas through mathematical conversation, reasoning and argument. This workshop connects to the themes of teacher preparation and teaching through problem solving. Drawing on new paradigms to think about teaching and learning, we orient our work within complexity theory
(Davis & Sumara, 2006; Holland, 1998; Johnson, 2001; Maturana & Varela, 1987; Varela, Thompson & Rosch, 1991) to understand teaching|learning as a complex iterative process through which opportunities for learning arise out of dynamic interactions. Varela, Thompson and Rosch, (1991) use the term co-emergence to understand how the individual and the environment inform each other and are “bound together in reciprocal specification and selection” (p.174). In particular we are interested in the conditions that enable the co-emergence of teaching|learning collectives that support the generation of new mathematical and pedagogical ideas and understandings. The setting is a one-week summer math program designed for prospective elementary teachers to deepen particular mathematical concepts taught in elementary school. The program is facilitated by recently graduated secondary mathematics teachers to provide them an opportunity to experience mathematics teaching|learning through rich problems. The data collected include
questionnaires, interviews, and video recordings. Our analyses show that many a-ha moments of mathematical and pedagogical insight are experienced by both groups as they work together throughout the week. In this workshop we will actively engage the audience in an exploration of the mathematics problems that we pose in this unique teaching|learning environment. We will present our data on the participants’ mathematical and pedagogical responses and open a discussion of the implications of our work.
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Helmig, Rainer. "Theorie und Numerik der Mehrphasenströmungen in geklüftet-porösen Medien /." Hannover : Inst. für Strömungsmechanik und Elektronisches Rechnen im Bauwesen, 1993. http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&doc_number=006442505&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA.
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Möhle, Roland Bernhard. "An Analytic-synthetic approach combining mathematical modeling and experiments - towards an understanding of biofilm systems." Paderborn FIT-Verl. für Innovation und Technologietransfer, 2008. http://d-nb.info/991888588/04.
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Dimitriou, Ioanna Matilde [Verfasser]. "Symmetric Models, Singular Cardinal Patterns, and Indiscernibles / Ioanna Matilde Dimitriou. Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät." Bonn : Universitäts- und Landesbibliothek Bonn, 2012. http://d-nb.info/1020630655/34.
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Schmidt, Julia K. "Quantitative experimental characterization and mathematical modeling of mixed culture dynamics analysis of a medically relevant three-species mixed culture in a chemostat." Aachen Shaker, 2008. http://d-nb.info/992243750/04.
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Bouhouche, Salah. "Contribution to quality and process optimisation in continuous casting using mathematical modelling." Doctoral thesis, Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola", 2009. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:105-6900128.
Full textAbstract:
Mathematical modelling using advanced approach based on the neural networks has been applied to the control and the quality optimisation in the main processes of steelwork such as the ladle metallurgical treatment and continuous casting. Particular importance has been given to the improvement of breakout prediction system and the reduction in the rate of false alarm generated by the conventional breakout detection system. Prediction of the chemical composition and temperature of liquid steel in the ladle has been achieved by neural networks and linear model. This prediction can be considered as a soft sensor. Slab surface temperature stabilisation on the basis of the casting events has been controlled by a neural networks algorithm, that gives an improvement in the surface temperature fluctuation in comparison to the conventional control system which is based on the PID controller. Quality monitoring and classification is also achieved by a neural network which is related to the breakout detection system. This technique achieves a classification of different defects based on the different alarm signal given by the breakout prediction system. Fault detection and process monitoring is developed using neural networks modelling. All models are developed on basis of practical operating database obtained from the iron and steel industry.
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Cheng, Chun Chor Litwin. "Basic knowledge and Basic Ability: A Model in Mathematics Teaching in China." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2012. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-79584.
Full textAbstract:
This paper aims to present a model of teaching and learning mathematics in China. The model is “Two Basic”, basic knowledge and basic ability. Also, the paper will analyze some of the background of the model and why it is efficient in mathematics education. The model is described by a framework of “slab” and based on a model of learning cycle, allow students to work with mathematical thinking. Though the model looks of demonstration and practice looks very traditional, the explanation behind allows us to understand why Chinese students achieved well in many international studies in mathematics. The innovation of the model is the teacher intervention during the learning process. Such interventions include repeated practice, and working on group of selected related questions so that abstraction of the learning process is possible and student can link up mathematical expression and process. Examples used in class are included and the model can be applied in teaching advanced mathematics, which is usually not the case in some many other existing theories or framework.
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Glauche, Ingmar. "Theoretical studies on the lineage specification of hematopoietic stem cells." Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Leipzig, 2010. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-62448.
Full textAbstract:
Hämatopoetische Stammzellen besitzen die Fähigkeit, die dauerhafte Erhaltung ihrer eigenen Population im Knochenmark zu gewährleisten und gleichzeitig zur Neubildung der verschiedenen Zelltypen des peripheren Blutes beizutragen. Die Sequenz von Entscheidungsprozessen, die den Übergang einer undifferenzierten Stammzelle in eine funktionale ausgereifte Zelle beschreibt, wird als Linienspezifikation bezeichnet. Obwohl viele Details zu den molekularen Mechanismen dieser Entscheidungsprozesse mittlerweile erforscht sind, bestehen noch immer große Unklarheiten, wie die komplexen phänotypischen Veränderungen hervorgerufen und reguliert werden.
Im Rahmen dieser Dissertation wird ein geeignetes mathematisches Modell der Linienspezifikation hämatopoetischer Stammzellen entwickelt, welches dann in ein bestehendes Modell der hämatopoetischen Stammzellorganisation auf Gewebsebene integriert wird. Zur Verifizierung des theoretischen Modells werden Simulationsergebnisse mit verschiedenen experimentellen Daten verglichen. Der zweite Teil dieser Arbeit konzentriert sich auf die Beschreibung und Analyse der Entwick- lungsprozesse von Einzelzellen, die aus diesem integrierten Modell hervorgehen. Aufbauend auf den entsprechenden Modellsimulationen wird dazu eine topologische Charakterisierung der resultierenden zellulären Genealogien etabliert, welche durch verschiedener Maße für deren Quantifizierung ergänzt wird.
Das vorgestellte mathematische Modell stellt eine neuartige Verknüpfung der intrazellulären Linienspezifikation mit der Beschreibung der hämatopoetischen Stammzellorganisation auf Populationsebene her. Dadurch wird das Stammzellm- odell von Röder und Löffler um die wichtige Dimension der Linienspezifikation ergänzt und damit in seinem Anwendungsbereich deutlich ausgedehnt. Durch die Analyse von Einzelzellverläufen trägt das Modell zu einem grundlegenden Verständnis der inhärenten Heterogenität hämatopoetischer Stammzellen bei.
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Bouhouche, Salah. "Contribution to quality and process optimisation in continuous casting using mathematical modelling." Doctoral thesis, [S.l. : s.n.], 2002. http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=966041208.
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Voskoglou, Michael Gr. "Mathematical modelling in classroom: The importance of validation of the constructed model." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2012. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-83164.
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Brümmer, Anneke. "Mathematical modelling of DNA replication." Doctoral thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I, 2010. http://dx.doi.org/10.18452/16212.
Full textAbstract:
Bevor sich eine Zelle teilt muss sie ihr gesamtes genetisches Material verdoppeln. Eukaryotische Genome werden von einer Vielzahl von Replikationsstartpunkten, den sogenannten Origins, aus repliziert, die über das gesamte Genome verteilt sind. In dieser Arbeit wird der zugrundeliegende molekulare Mechanismus quantitativ analysiert, der für die nahezu simultane Initiierung der Origins exakt ein Mal pro Zellzyklus verantwortlich ist. Basierend auf umfangreichen experimentellen Studien, wird zunächst ein molekulares regulatorisches Netzwerk rekonstruiert, welches das Binden von Molekülen an die Origins beschreibt, an denen sich schließlich komplette Replikationskomplexe (RKs) bilden. Die molekularen Reaktionen werden dann in ein Differentialgleichungssystem übersetzt. Um dieses mathematische Modell zu parametrisieren, werden gemessene Proteinkonzentrationen als Anfangswerte verwendet, während kinetische Parametersätze in einen Optimierungsverfahren erzeugt werden, in welchem die Dauer, in der sich eine Mindestanzahl von RKs gebildet hat, minimiert wird. Das Modell identifiziert einen Konflikt zwischen einer schnellen Initiierung der Origins und einer effizienten Verhinderung der DNA Rereplikation. Modellanalysen deuten darauf hin, dass eine zeitlich verzögerte Origininitiierung verursacht durch die multiple Phosphorylierung der Proteine Sic1 und Sld2 durch Cyclin-abhängige Kinasen, G1-Cdk bzw. S-Cdk, essentiell für die Lösung dieses Konfliktes ist. Insbesondere verschafft die Mehrfach-Phosphorylierung von Sld2 durch S-Cdk eine zeitliche Verzögerung, die robust gegenüber Veränderungen in der S-Cdk Aktivierungskinetik ist und außerdem eine nahezu simultane Aktivierung der Origins ermöglicht. Die berechnete Verteilung der Fertigstellungszeiten der RKs, oder die Verteilung der Originaktivierungszeiten, wird auch genutzt, um die Konsequenzen bestimmter Mutationen im Assemblierungsprozess auf das Kopieren des genetischen Materials in der S Phase des Zellzyklus zu simulieren.Before a cell divides it has to duplicate its entire genetic material. Eukaryotic genomes are replicated from multiple replication origins across the genome. This work is focused on the quantitative analysis of the underlying molecular mechanism that allows these origins to initiate DNA replication almost simultaneously and exactly once per cell cycle. Based on a vast amount of experimental findings, a molecular regulatory network is constructed that describes the assembly of the molecules at the replication origins that finally form complete replication complexes. Using mass–action kinetics, the molecular reactions are translated into a system of differential equations. To parameterize the mathematical model, the initial protein concentrations are taken from experimental data, while kinetic parameter sets are determined using an optimization approach, in particular a minimization of the duration, in which a minimum number of replication complexes has formed. The model identifies a conflict between the rapid initiation of replication origins and the efficient inhibition of DNA rereplication. Analyses of the model suggest that a time delay before the initiation of DNA replication provided by the multiple phosphorylations of the proteins Sic1 and Sld2 by cyclin-dependent kinases in G1 and S phase, G1-Cdk and S-Cdk, respectively, may be essential to solve this conflict. In particular, multisite phosphorylation of Sld2 by S-Cdk creates a time delay that is robust to changes in the S-Cdk activation kinetics and additionally allows the near-simultaneous activation of multiple replication origins. The calculated distribution of the assembly times of replication complexes, that is also the distribution of origin activation times, is then used to simulate the consequences of certain mutations in the assembly process on the copying of the genetic material in S phase of the cell cycle.
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Fritzsche, Pierre [Verfasser]. "Development of a satellite-based dynamic regional vegetation model for the Drâa catchment / Pierre Fritzsche. Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät." Bonn : Universitäts- und Landesbibliothek Bonn, 2011. http://d-nb.info/101952913X/34.
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Gladbach, Katharina [Verfasser], Antonio [Akademischer Betreuer] Delgado, Antonio [Gutachter] Delgado, Günter [Gutachter] Wozniak, and Cornelia [Gutachter] Rauh. "Untersuchung mathematisch-physikalischer Modelle für blasenhaltige Suspensionen / Katharina Gladbach ; Gutachter: Antonio Delgado, Günter Wozniak, Cornelia Rauh ; Betreuer: Antonio Delgado." Erlangen : Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), 2019. http://d-nb.info/1192512731/34.
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Weber, Tom. "Optimal timing of phase resolved cell cycle progression." Doctoral thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I, 2015. http://dx.doi.org/10.18452/17253.
Full textAbstract:
Selbstreproduktion ist eines der Kennzeichen aller lebenden Organismen. Der Zellzyklus dient der Selbstreproduktion in einzelligen Organismen. In mehrzelligen Organismen ist der Zellzyklus darüber hinaus für andere lebenswichtige Prozesse, einschließlich Immunreaktionen, unerlässlich. In dieser Arbeit wird eine Methode entwickelt mit der die Dauer der Zellzyklus Phasen bestimmt werden kann. Kenntnis über die Zellzyklusphasendauer ermöglicht vorherzusagen, wie schnell eine Population von proliferierenden Zellen wachsen wird, oder wie viele neue Zellen pro Stunde in einem Gewebe geboren werden. Im Kapitel 1 dieser Arbeit wird ein Zellzyklusmodell aufgestellt und mit experimentellen Bromdesoxyuridin Daten verglichen. Die Analyse zeigt, dass das Modell gut die experimentelle Kinetik beschreibt, hebt jedoch auch hervor dass einige der Parameter nicht identifiziert werden können. Dieses Problem wird in Kapitel 2 bearbeitet, wo zwei Ansätze erforscht werden, um den Informationsgehalt der Experimente zu erhöhen. In einem ersten Ansatz wird die Theorie der Versuchsplanung angewendet, um optimale Versuchspläne zu bestimmen. In einem zweiten Ansatz wird das übliche Bromdesoxyuridin Protokoll durch ein zweites Nukleosid erweitert. Beide Methoden verbessern in silico erheblich die Genauigkeit und Präzision der Abschätzungen. Im dritten Kapitel wird die Methodik in der Analyse der Keimzentrumsreaktion angewendet. Ein erheblicher Zufluss von Zellen in die dunkle Zone von Keimzentren wird vorhergesagt, und die Ansicht einer extrem schellen Zellteilung im Keimzentrum erscheint in dem Modell als ein Artefakt der Zellmigration.Self-reproduction is one of the distinguishing marks of living organisms. The cell cycle is the underlying process by which self-reproduction is accomplished in single-celled organisms. In multi-cellular organisms, the cell cycle is in addition indispensable for other vital processes, including immune reactions. In this thesis a method is developed that allows to estimate the time it takes for a dividing cells to complete the CC phases. Knowledge of the CC phase durations allows to predict, for example, how fast a population of proliferating cells will grow in size, or how many new cells are born per hour in a given tissue. In Chapter 1 of this thesis, a cell cycle model with delays and variability in the completion times of each phase is developed. Analytical solutions are derived to describe a common experimental technique used for cell cycle analysis, namely pulse labeling with bromodeoxyuridine (BrdU). Comparison with data shows that the model reproduces closely measured cell cycle kinetics, however also reveals that some of the parameter values cannot be identified. This problem is addressed in Chapter 2. In a first approach, the framework of D-optimal experimental designs is employed, in order to choose optimal sampling schemes. In a second approach, the prevailing protocol with a single nucleoside is modified by adding a second nucleoside analog pulse. Both methods are tested and the results suggest that experimental design can significantly improve parameter estimation. In Chapter 3, the model is applied to the germinal center reaction. A substantial influx of cells into the dark zone of germinal centers is predicted. Moreover the wide-held view of rapid proliferation in germinal centers, appears, under this model, as an artifact of cell migration.
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Filler, Andreas. "Modelling in Mathematics and Informatics: How Should the Elevators Travel so that Chaos Will Stop?" Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2012. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-79751.
Full textAbstract:
Didactic proposals on modelling in mathematics education mostly give priority to models which describe, explain as well as partially forecast and provide mathematical solutions to real situations. A view of the modelling concept of informatics, which also initiates rapidly generalised deliberations of models, can also make a contribution to the spectrum of models, which are treated in a meaningful sense in mathematics lessons so as to expand some interesting aspects. In this paper, this is illustrated by means of conceptual design models – and, here, especially of process models – using the example of elevator organisation in a multi-storey construction.
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Zi, Zhike. "Mathematical modeling and kinetic analysis of cellular signaling pathways." Doctoral thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I, 2008. http://dx.doi.org/10.18452/15838.
Full textAbstract:
Aufgrund des wachsenden Interesses an der Systembiologie werden zunehmend mathematische Modelle in Kombination mit Experimenten für die Analyse von Stoffwechselnetzwerken, Genregulationsnetzwerken und zellulären Signalweiterleitungswegen verwendet. Diese Dissertationsschrift benutzt die mathematische Modellierung und kinetische Untersuchungsmethoden zum Studium von zelluären Signalwegen, insbesondere des Netzwerkes zur Festlegung der Rezeptorlokalisation und des Tumorwachstumsfaktor-beta-Signalweges. Ergänzend wurde ein Computerwerkzeug (SBML-PET) entwickelt, das die Modellentwicklung unterstützt und der Parameterschätzung dient. Mit diesem Werkzeug kann man Modelle bearbeiten, die in der Systems Biology Markup Language (SBML) formuliert sind. In dieser Arbeit wird ein quantitatives mathematisches Modell benutzt, um die Signalantwort in unterschiedlichen Rezeptorlokalisationsnetzwerken in Abhängigkeit von der Ligandenanzahl und der Zelldichte zu untersuchen. Die rechnergestützte Analyse des Modells hat ergeben, dass der Zustand eines Rezeptorlokalisationsnetzwerkes potenziell eine sigmoide Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen Ligandenanzahl und Oberflächenrezeptoranzahl pro Zelle zeigen. Dieses Verhältnis ist die entscheidende Kontrollgröße der Signalantwort in Rezeptorlokalisationsnetzwerken. Mit Hilfe des SBML-PET Software-Paketes haben wir eine Modellierungsmethode mit Randbedingungen vorgeschlagen, um ein umfangreiches mathematisches Modell für den Smad-abh?ngigen TGF-beta Signalweg zu erstellen und dessen Parameter aus experimentellen Daten unter Berücksichtigung qualitativer Nebenbedingungen zu fitten. Die Ergebnisse der kinetischen Untersuchung dieses Modells legen nahe, dass die Signalantwort auf einen TGF-beta-Reiz durch die Balance zwischen clathrin-abhängier Endozytose und clathrin-unabhängiger Endozytose reguliert wird.With growing interests in systems biology, mathematical models, paired with experiments, have been widely used for the studies on metabolic networks, gene regulatory networks and cellular signaling pathways. This dissertation employs the mathematical modeling and kinetic analysis method to study cellular signaling pathways, in particular, the receptor trafficking network and TGF-beta signaling pathway. On the other hand, a systems biology markup language (SBML) based parameter estimation tool (SBML-PET), was developed for facilitating the modeling process. A quantitative mathematical model is employed to investigate signal responses in different receptor trafficking networks by simultaneous perturbations of the ligand concentration and cell density. The computational analysis of the model revealed that receptor trafficking networks have potentially sigmoid responses to the ratio between ligand number and surface receptor number per cell, which is a key factor to control the signaling responses in receptor trafficking networks. Using the SBML-PET software package, we proposed a constraint-based modeling method to build a comprehensive mathematical model for the Smad dependent TGF-beta signaling pathway by fitting the experimental data and incorporating the qualitative constraints from the experimental analysis. Kinetic analysis results indicate that the signal response to TGF-beta is regulated by the balance between clathrin dependent endocytosis and non-clathrin mediated endocytosis.
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Müller, Wolfhart. "Temperaturverhältnisse und Reaktionskinetik beim Ziehen und Wärmebehandeln von Draht." Doctoral thesis, Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola", 2014. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:105-qucosa-127084.
Full textAbstract:
Die Temperaturverhältnisse beim Ziehen und Wärmebehandeln von Draht werden mit mathematisch-analytischen Methoden auf der Grundlage der FOURIERschen Wärmeleitungsgleichung eingehend untersucht. Insbesondere wird unter den spezifischen Wärmeübergangsbedingungen zwischen Draht und Ziehdüse sowie zwischen Draht und Ziehtrommel deren thermische Wechselwirkung analysiert. Ein Näherungsverfahren zur Berechnung der Drahttemperaturen in Zugfolgen unter Berücksichtigung des Ziehdüseneinflusses wird angegeben und mit einem Beispiel zum Nassziehen stark verzinkten Stahldrahts illustriert. Aus geschwindigkeitsabhängig gemessenen Änderungen des Drahtdurchmessers werden unter thermoelastischer Ziehringdurchmesserkorrektur Schmierfilmdicken bestimmt. Diffusionsgleichungen werden analysiert und ein Zusammenhang zur Reaktionskinetik wird hergestellt. Ein neues reaktionskinetisches Werkstoffmodell, das insbesondere auch im Falle stärker anisothermer Verhältnisse, also bei Kurzzeitwärmebehandlung anwendbar ist, wird vorgestellt.
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Maschke, Rüdiger W., Katja Geipel, and Thomas Bley. "Modeling of plant in vitro cultures – overview and estimation of biotechnological processes." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2017. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-216328.
Full textAbstract:
Plant cell and tissue cultivations are of growing interest for the production of structurally complex and expensive plant-derived products, especially in pharmaceutical production. Problems with up-scaling, low yields and high-priced process conditions result in an increased demand for models to provide comprehension, simulation, and optimization of production processes.
In the last 25 years, many models have evolved in plant biotechnology; the majority of them are specialized models for a few selected products or nutritional conditions. In this article we review, delineate, and discuss the concepts and characteristics of the most commonly used models. Therefore, the authors focus on models for plant suspension and submerged hairy root cultures. The article includes a short overview of modeling and mathematics and integrated parameters, as well as the application scope for each model. The review is meant to help researchers better understand and utilize the numerous models published for plant cultures, and to select the most suitable model for their purposes.
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Horn, Matthias. "Optimierung der Therapie von chronischer myeloischer Leukämie mit Hilfe eines dynamischen Modells normaler und leukämischer Stammzellorganisation." Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Leipzig, 2014. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-154574.
Full textAbstract:
Unter Verwendung eines mathematischen Hämatopoese-Modells werden verschiedene Fragen adressiert, die im Zusammenhang mit einer möglichen Optimierung der gegenwärtigen Therapie chronischer myeloischer Leukämie (CML) stehen. Es handelt sich um ein agentenbasiertes Modell, das heißt, jede Zelle wird als einzelnes Objekt repräsentiert und gemäß festgelegter Regeln im Computer simuliert. Es werden proliferative von ruhenden Stammzellen unterschieden, wobei sich der Proliferationszustand reversibel ändern kann. Das Modell basiert auf der Annahme, dass sich normale und maligne Stammzellen in einem Wettbewerb um gemeinsame Ressourcen befinden, wobei der CML-Klon einen kompetitiven Vorteil besitzt.
Es ist ungeklärt, ob Tyrosinkinaseinhibitoren wie Imatinib (IM) in der Lage sind, die Erkrankung zu heilen. Es gibt Evidenz, dass residuale leukämische Stammzellen im Knochenmark persistieren, welche in einem Ruhezustand (G0-Phase des Zellzyklus) von IM nicht eradiziert werden können. Proliferativ aktive Zellen sind der IM-Wirkung hingegen ausgesetzt. Das Modell sagt voraus, unter welchen Bedingungen eine Kombinationsstrategie von IM mit stammzellaktivierenden Substanzen Synergieeffekte hervorbringen könnte.
Ein verwandtes Problem ist die Frage, in welchen Fällen nach Reduktion der Tumorlast auf ein mittels hochsensitiver Messmethoden undetektierbares Niveau ein Therapieabbruch gerechtfertigt ist. Basierend auf dem dynamischen Modell wird in dieser Arbeit ein Prädiktor vorgeschlagen, der vorhersagt, ob ein Patient nach Abbruch der Therapie einen molekularen Rückfall zu erwarten hat. Zusätzlich wird approximativ ein modellunabhängiger Prädiktor angegeben, der die Vorhersage nur auf Basis klinisch messbarer Größen gestattet.
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Pett, Jan Patrick. "Systems level generation of mammalian circadian rhythms and its connection to liver metabolism." Doctoral thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, 2019. http://dx.doi.org/10.18452/19960.
Full textAbstract:
Circadiane Uhren sind endogene Oszillatoren, die 24-Stunden Rhythmen erzeugen. Sie erlauben Organismen deren Physiologie und Verhalten an tägliche Änderungen der Umwelt anzupassen. In Säugetieren basieren solche Uhren auf transkriptional-translationalen Rückkopplungsschleifen, aber es ist noch nicht ganz verstanden, welche Schleifen zur Erzeugung von Rhythmen beitragen. Eine der physiologischen Schlüsselfunktionen von cirkadianen Uhren scheint die zeitliche Anordnung von metabolischen Prozessen zu sein. Im ersten Projekt haben wir eine Methode eingeführt, um systematisch Regulationen in einem datengetriebenen mathematischen Modell der Kernuhr zu testen. Überraschenderweise haben wir ein Rückkopplungsmotif entdeckt, das vorher noch nicht im Zusammenhang mit der circadianen Uhr in Säugetieren in Betracht gezogen wurde. Dieser Repressilator ist mit Gen-knockout Studien und weiteren Perturbationsexperimenten konsistent. Im zweiten Projekt haben wir das Modell wiederholt auf gewebespezifische Datensätze gefitted und essentielle Rückkopplungen in allen Modellversionen identifiziert. Interessanterweise fanden wir dabei für alle gewebespezifischen Datensätze Synergien von Rückkopplungen, die zusammen Rhythmen erzeugen. Desweiteren haben wir festgestellt, dass die Synergien sich abhängig vom Gewebe unterscheiden. Im dritten Projekt haben wir die circadianen Aspekte des Metabolismus untersucht. Wir haben circadiane Komponenten in verschiedenen omics Studien identifiziert, integriert und auf ein metabolisches Netzwerk gemapped. Unsere Analyse hat bestätigt, dass viele Stoffwechselwege vermutlich circadianen Rhythmen folgen. Interessanterweise haben wir festgestellt, dass die durchschnittlichen Phasen von rhythmischen Komponenten sich zwischen verschiedenen Stoffwechselwegen unterscheiden. Solche Unterschiede könnten eine zeitliche Anpassung metabolischer Funktionen an Zeiten darstellen zu denen sie gebraucht werden.Circadian clocks are endogenous oscillators that generate 24-hour rhythms. They allow many organisms to synchronize their physiology and behaviour with daily changes of the environment. In mammals such clocks are based on transcriptional-translational feedback loops, however, it is not fully understood which feedback loops contribute to rhythm generation. Within an organism different clocks are distinguished by their localization in different organs. One of the key physiological functions of circadian clocks in various organs seems to be the temporal alignment of metabolic processes. In the first project we introduced and applied a method to systematically test regulations in a data-driven mathematical model of the core clock. Surprisingly, we discovered a feedback loop that has previously not been considered in the context of the mammalian circadian clock. This repressilator is consistent with knockout studies and further perturbation experiments. It could constitute an explanation for different phases observed between Cryptochromes, which are part of the core clock. In the second project we repeatedly fitted the same mathematical model to tissue-specific data sets and identified essential feedback loops in all model versions. Interestingly, for all tissue-specific data sets we found synergies of loops generating rhythms together. Further, we found that the synergies differ depending on the tissue. In the third project we examined the circadian aspects of metabolism. We identified rhythmic data in different omics studies, integrated and mapped them to a metabolic network. Our analysis confirmed that many metabolic pathways may follow circadian rhythms. Interestingly, we also found that the average peak times of rhythmic components between various pathways differ. Such differences might reflect a temporal alignment of metabolic functions to the time when they are required.
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Schomburg, Annika [Verfasser]. "Improving the simulation of small-scale variability in radiation and land-surface parameterizations in a mesoscale numerical weather prediction model / Annika Schomburg. Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät." Bonn : Universitäts- und Landesbibliothek Bonn, 2011. http://d-nb.info/1016198094/34.
Full text
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Maschke, Rüdiger W., Katja Geipel, and Thomas Bley. "Modeling of plant in vitro cultures – overview and estimation of biotechnological processes." WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2015. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30073.
Full textAbstract:
Plant cell and tissue cultivations are of growing interest for the production of structurally complex and expensive plant-derived products, especially in pharmaceutical production. Problems with up-scaling, low yields and high-priced process conditions result in an increased demand for models to provide comprehension, simulation, and optimization of production processes.
In the last 25 years, many models have evolved in plant biotechnology; the majority of them are specialized models for a few selected products or nutritional conditions. In this article we review, delineate, and discuss the concepts and characteristics of the most commonly used models. Therefore, the authors focus on models for plant suspension and submerged hairy root cultures. The article includes a short overview of modeling and mathematics and integrated parameters, as well as the application scope for each model. The review is meant to help researchers better understand and utilize the numerous models published for plant cultures, and to select the most suitable model for their purposes.
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Bernard, Branka. "Huntington's disease." Doctoral thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I, 2009. http://dx.doi.org/10.18452/15900.
Full textAbstract:
Die Huntington''sche Krankheit (Huntington''s disease, HD) ist eine tödliche neurodegenerative Erkrankung mit einem extensiven Verlust von Neuronen im Striatum. Die Ursache für HD ist eine genetische Mutation, bei der eine CAG-Wiederholungssequenz verlängert wird. Im resultierenden Protein, das Huntingtin (htt) genannt wurde, diese Mutation führt zur Missfaltung und Aggregation von htt. Ich habe untersucht ob die Bildung von htt-Aggregaten die Transkription von Genen dass sie von HD-assoziierten Transkriptionsfaktoren kontrolliert werden, verändert. Zur Untersuchung der Transkription wurden die zu untersuchenden Gene auf cDNA-Mikroarrays aufgebracht und mit RNA, welche aus den Zellen nach der Induktion der Expression des mutierten htt gewonnen wurde, hybridisiert. Es wurden keine systematischen Veränderungen innerhalb der durch spezifische Transkriptionsfaktoren regulierten Gengruppen gefunden. Ich habe auch mehrere mathematische Modelle erstellt, welche die htt-Aggregation und den Zelltod beschreiben. Die Ergebnisse zeigten, dass eine transiente Dynamik im System und die nicht-monotone Reaktion auf Parameteränderungen zu den nicht-intuitiven Ergebnissen bei Behandlungsansätzen, welche die htt-Aggregation beeinflussen, führen könnten. Für den Fall, dass Aggregate die toxische Form von htt sind, zeigten die numerischen Simulationen dass das Einsetzen der Aggregation, welches durch ein Überschießen der Aggregatkonzentration gekennzeichnet ist, am ehesten zum Zelltod führt. Dieses Phänomen wurde "one-shot"-Modell genannt. Es gibt, auch bei HD-Patienten mit gleicher Länge der CAG-Wiederholungssequenz, eine große Varianz des Alters bei Krankheitsausbruch (age of onset, AO). Ich habe ein stochastisches Modell für den neuronalen Zelltod im Striatum entwickelt. Das Modell zeigte, dass ein signifikanter Anteil der nicht erklärbaren Varianz des AO der intrinsischen Dynamik der Neurodegeneration zugeschrieben werden kann.Huntington''s disease (HD) is a fatal neurodegenerative disorder characterized by a progressive neuronal loss in the striatum of HD patients. HD is caused by a CAG repeat expansion which translates into a polyglutamine stretch at the N-terminus of the huntingtin protein (htt). The polyQ stretch induces misfolding, cleavage and aggregation of htt. To test the hypothesis that the sequestration of transcription factors into the htt aggregates causes transcriptional changes observed in HD models, I compiled lists of genes controlled by the transcription factors associated with HD. These genes were spotted on cDNA microarrays that were later hybridized with RNA extracted from cells expressing a mutant htt fragment. In this study, no systematic changes related to a specific transcription factors were observed. Formation and the accumulation of htt aggregates causes neurotoxicity in different HD model systems. To investigate the consequences of therapeutic strategies targeting aggregation, I derived several mathematical models describing htt aggregation and cell death. The results showed that transient dynamics and the non-monotonic response of cell survival to a change of parameter might lead to the non-intuitive outcome of a treatment that targets htt aggregation. Also, the numerical simulations show that if aggregates are toxic, the onset of aggregation, marked by the overshoot in the concentration of aggregates, is the event most likely to kill the cell. This phenomenon was termed a one-shot model. The principal cause of the variability of the age at onset (AO) is the length of the CAG repeat. Still, there is a great variance in the AO even for the same CAG repeat length. To study the variability of the AO, I developed a stochastic model for clustered neuronal death in the HD striatum. The model showed that a significant part of the unexplained variance can be attributed to the intrinsic stochastic dynamics of neurodegeneration.
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Albrecht, Katharina, Martins Thiago Weber, and Reiner Anderl. "Fertigungsrestriktionsmodell zur Unterstützung des algorithmisierten PEP fertigungsgerechter Blechprodukte." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2016. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-215037.
Full textAbstract:
Die Entwicklung von verzweigten Blechstrukturen, die mit Hilfe der innovativen Verfahren Spaltprofilieren und Spaltbiegen hergestellt werden, erfordert eine Erweiterung des verwendeten Produktentwicklungsansatzes. Im Sonderforschungsbereich 666 wurde dafür der Algorithmen-basierte Produktentwicklungsprozess eingeführt. Im Unterschied zu etablierten Produktentwicklungsprozessen, werden mathematische Optimierungsalgorithmen mit Randbedingungen aus den formalisierten Anforderungen wie Bauraumrestriktionen oder Lasten verwendet, um optimierte verzweigte Blechstrukturen zu entwickeln. Da in der mathematischen Optimierung nicht alle Informationen aus der Fertigung berücksichtigt werden können, müssen die optimierten verzweigten Blechstrukturen fertigungsgerecht optimiert werden. Dazu wird in diesem Beitrag zunächst ein Fertigungsrestriktionsmodell eingeführt. Basierend auf den gewonnen Erkenntnissen aus dem Modell wird dann ein Ansatz zur teilautomatisierten fertigungsorientierten Optimierung von verzweigten Blechstrukturen eingeführt und anhand eines Beispiels validiert.
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Frank, Jutta Kirsten [Verfasser]. "Frühe Immunantworten bei Helminthen-Infektionen: Untersuchungen zur Rolle des Chemokins Thymus and activation-regulated chemokine (TARC/CCL17) am Beispiel des Nagetier-Modells Litomosoides sigmodontis / Jutta Kirsten Frank. Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät." Bonn : Universitäts- und Landesbibliothek Bonn, 2011. http://d-nb.info/101956315X/34.
Full text
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Shi, Dan. "Computational analysis of transcriptional responses to the Activin signal." Doctoral thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, 2020. http://dx.doi.org/10.18452/21891.
Full textAbstract:
Die Signalwege des transformierenden Wachstumsfaktors β (TGF-β) spielen eine entscheidende Rolle bei der Zellproliferation, -migration und -apoptose durch die Aktivierung von Smad-Proteinen. Untersuchungen haben gezeigt, dass die biologischen Wirkungen des TGF-β-Signalwegs stark vom Zellkontext abhängen. In dieser Arbeit ging es darum zu verstehen, wie TGF-β-Signale Zielgene unterschiedlich regulieren können, wie unterschiedliche Dynamiken der Genexpression durch TGF-β-Signale induziert werden und auf welche Weise Smad-Proteine zu unterschiedlichen Expressionsmustern von TGF- β-Zielgenen beitragen.
Der Fokus dieser Studie liegt auf den transkriptionsregulatorischen Effekten des Nodal / Activin-Liganden, der zur TGF-β-Superfamilie gehört und ein wichtiger Faktor in der frühen embryonalen Entwicklung ist. Um diese Effekte zu analysieren, habe ich kinetische Modelle entwickelt und mit den Zeitverlaufsdaten von RNA-Polymerase II (Pol II) und Smad2-Chromatin-Bindungsprofilen für die Zielgene kalibriert. Unter Verwendung des Akaike-Informationskriteriums (AIC) zur Bewertung verschiedener kinetischer Modelle stellten wir fest, dass der Nodal / Activin-Signalweg Zielgene über verschiedene Mechanismen reguliert. Im Nodal / Activin-Smad2-Signalweg spielt Smad2 für verschiedene Zielgene unterschiedliche regulatorische Rollen. Wir zeigen, wie Smad2 daran beteiligt ist, die Transkriptions- oder Abbaurate jedes Zielgens separat zu regulieren. Darüber hinaus werden eine Reihe von Merkmalen, die die Transkriptionsdynamik von Zielgenen vorhersagen können, durch logistische Regression ausgewählt.
Der hier vorgestellte Ansatz liefert quantitative Beziehungen zwischen der Dynamik des Transkriptionsfaktors und den Transkriptionsantworten. Diese Arbeit bietet auch einen allgemeinen mathematischen Rahmen für die Untersuchung der Transkriptionsregulation anderer Signalwege.Transforming growth factor-β (TGF-β) signaling pathways play a crucial role in cell proliferation, migration, and apoptosis through the activation of Smad proteins. Research has shown that the biological effects of TGF-β signaling pathway are highly cellular-context-dependent. In this thesis work, I aimed at understanding how TGF-β signaling can regulate target genes differently, how different dynamics of gene expressions are induced by TGF-β signal, and what is the role of Smad proteins in differing the profiles of target gene expression. In this study, I focused on the transcriptional responses to the Nodal/Activin ligand, which is a member of the TGF-β superfamily and a key regulator of early embryonic development. Kinetic models were developed and calibrated with the time course data of RNA polymerase II (Pol II) and Smad2 chromatin binding profiles for the target genes. Using the Akaike information criterion (AIC) to evaluate different kinetic models, we discovered that Nodal/Activin signaling regulates target genes via different mechanisms. In the Nodal/Activin-Smad2 signaling pathway, Smad2 plays different regulatory roles on different target genes. We show how Smad2 participates in regulating the transcription or degradation rate of each target gene separately. Moreover, a series of features that can predict the transcription dynamics of target genes are selected by logistic regression. The approach we present here provides quantitative relationships between transcription factor dynamics and transcriptional responses. This work also provides a general computational framework for studying the transcription regulations of other signaling pathways.
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Anders, Peter, and Simon Ströbel. "User-oriented systematic of control concepts for fluidmechatronic servo drives." Technische Universität Dresden, 2020. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A71188.
Full textAbstract:
This paper aims to show that controlled hydraulic drives, when properly considered and approached, are a technology that allows for a systematic and safe system design with regard to performance and energy efficiency. Controlled hydraulic drives are predestinated to be an indispensable alternative to electromechanical drives for many fields of application, especially against the background of Industry 4.0. But hydraulic drives will only be able to play this role if they see themselves as a part of mechatronics,
speak the language of mechatronics and recognize the increasing importance of electric drives as part of the hydraulic toolbox as a chance.
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Hatzikirou, Haralambos. "Lattice-gas cellular automata for the analysis of cancer invasion." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2009. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-21387.
Full textAbstract:
Cancer cells display characteristic traits acquired in a step-wise manner during carcinogenesis. Some of these traits are autonomous growth, induction of angiogenesis, invasion and metastasis. In this thesis, the focus is on one of the latest stages of tumor progression, tumor invasion. Tumor invasion emerges from the combined effect of tumor cell-cell and cell-microenvironment interactions, which can be studied with the help of mathematical analysis. Cellular automata (CA) can be viewed as simple models of self-organizing complex systems in which collective behavior can emerge out of an ensemble of many interacting "simple" components. In particular, we focus on an important class of CA, the so-called lattice-gas cellular automata (LGCA). In contrast to traditional CA, LGCA provide a straightforward and intuitive implementation of particle transport and interactions. Additionally, the structure of LGCA facilitates the mathematical analysis of their behavior. Here, the principal tools of mathematical analysis of LGCA are the mean-field approximation and the corresponding Lattice Boltzmann equation. The main objective of this thesis is to investigate important aspects of tumor invasion, under the microscope of mathematical modeling and analysis: Impact of the tumor environment: We introduce a LGCA as a microscopic model of tumor cell migration together with a mathematical description of different tumor environments. We study the impact of the various tumor environments (such as extracellular matrix) on tumor cell migration by estimating the tumor cell dispersion speed for a given environment. Effect of tumor cell proliferation and migration: We study the effect of tumor cell proliferation and migration on the tumor’s invasive behavior by developing a simplified LGCA model of tumor growth. In particular, we derive the corresponding macroscopic dynamics and we calculate the tumor’s invasion speed in terms of tumor cell proliferation and migration rates. Moreover, we calculate the width of the invasive zone, where the majority of mitotic activity is concentrated, and it is found to be proportional to the invasion speed. Mechanisms of tumor invasion emergence: We investigate the mechanisms for the emergence of tumor invasion in the course of cancer progression. We conclude that the response of a microscopic intracellular mechanism (migration/proliferation dichotomy) to oxygen shortage, i.e. hypoxia, maybe responsible for the transition from a benign (proliferative) to a malignant (invasive) tumor. Computing in vivo tumor invasion: Finally, we propose an evolutionary algorithm that estimates the parameters of a tumor growth LGCA model based on time-series of patient medical data (in particular Magnetic Resonance and Diffusion Tensor Imaging data). These parameters may allow to reproduce clinically relevant tumor growth scenarios for a specific patient, providing a prediction of the tumor growth at a later time stageKrebszellen zeigen charakteristische Merkmale, die sie in einem schrittweisen Vorgang während der Karzinogenese erworben haben. Einige dieser Merkmale sind autonomes Wachstum, die Induktion von Angiogenese, Invasion und Metastasis. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Tumorinvasion, einer der letzten Phasen der Tumorprogression. Die Tumorinvasion ensteht aus der kombinierten Wirkung von den Wechselwirkungen Tumorzelle-Zelle und Zelle-Mikroumgebung, die mit die Hilfe von mathematischer Analyse untersucht werden können. Zelluläre Automaten (CA) können als einfache Modelle von selbst-organisierenden komplexen Systemen betrachtet werden, in denen kollektives Verhalten aus einer Kombination von vielen interagierenden "einfachen" Komponenten entstehen kann. Insbesondere konzentrieren wir uns auf eine wichtige CA-Klasse, die sogenannten Zelluläre Gitter-Gas Automaten (LGCA). Im Gegensatz zu traditionellen CA bieten LGCA eine einfache und intuitive Umsetzung der Teilchen und Wechselwirkungen. Zusätzlich erleichtert die Struktur der LGCA die mathematische Analyse ihres Verhaltens. Die wichtigsten Werkzeuge der mathematischen Analyse der LGCA sind hier die Mean-field Approximation und die entsprechende Lattice - Boltzmann - Gleichung. Das wichtigste Ziel dieser Arbeit ist es, wichtige Aspekte der Tumorinvasion unter dem Mikroskop der mathematischen Modellierung und Analyse zu erforschen: Auswirkungen der Tumorumgebung: Wir stellen einen LGCA als mikroskopisches Modell der Tumorzellen-Migration in Verbindung mit einer mathematischen Beschreibung der verschiedenen Tumorumgebungen vor. Wir untersuchen die Auswirkungen der verschiedenen Tumorumgebungen (z. B. extrazellulären Matrix) auf die Migration von Tumorzellen dürch Schätzung der Tumorzellen-Dispersionsgeschwindigkeit in einem gegebenen Umfeld. Wirkung von Tumor-Zellenproliferation und Migration: Wir untersuchen die Wirkung von Tumorzellenproliferation und Migration auf das invasive Verhalten der Tumorzellen durch die Entwicklung eines vereinfachten LGCA Tumorwachstumsmodells. Wir leiten die entsprechende makroskopische Dynamik und berechnen die Tumorinvasionsgeschwindigkeit im Hinblick auf die Tumorzellenproliferation- und Migrationswerte. Darüber hinaus berechnen wir die Breite der invasiven Zone, wo die Mehrheit der mitotischer Aktivität konzentriert ist, und es wird festgestellt, dass diese proportional zu den Invasionsgeschwindigkeit ist. Mechanismen der Tumorinvasion Entstehung: Wir untersuchen Mechanismen, die für die Entstehung von Tumorinvasion im Verlauf des Krebs zuständig sind. Wir kommen zu dem Schluss, dass die Reaktion eines mikroskopischen intrazellulären Mechanismus (Migration/Proliferation Dichotomie) zu Sauerstoffmangel, d.h. Hypoxie, möglicheweise für den Übergang von einem gutartigen (proliferative) zu einer bösartigen (invasive) Tumor verantwortlich ist. Berechnung der in-vivo Tumorinvasion: Schließlich schlagen wir einen evolutionären Algorithmus vor, der die Parameter eines LGCA Modells von Tumorwachstum auf der Grundlage von medizinischen Daten des Patienten für mehrere Zeitpunkte (insbesondere die Magnet-Resonanz-und Diffusion Tensor Imaging Daten) ermöglicht. Diese Parameter erlauben Szenarien für einen klinisch relevanten Tumorwachstum für einen bestimmten Patienten zu reproduzieren, die eine Vorhersage des Tumorwachstums zu einem späteren Zeitpunkt möglich machen
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Tirok, Katrin. "Predator-prey dynamics under the influence of exogenous and endogenous regulation : a data-based modeling study on spring plankton with respect to climate change." Phd thesis, Universität Potsdam, 2008. http://opus.kobv.de/ubp/volltexte/2008/2452/.
Full textAbstract:
Understanding the interactions of predators and their prey and their responses to environmental changes is one of the striking features of ecological research. In this thesis, spring dynamics of phytoplankton and its consumers, zooplankton, were considered in dependence on the environmental conditions in a deep lake (Lake Constance) and a shallow marine water (mesocosms from Kiel Bight), using descriptive statistics, multiple regression models, and process-oriented dynamic simulation models.
The development of the spring phytoplankton bloom, representing a dominant feature in the plankton dynamics in temperate and cold oceans and lakes, may depend on temperature, light, and mixing intensity, and the success of over-wintering phyto- and zooplankton. These factors are often correlated in the field. Unexpectedly, irradiance often dominated algal net growth rather than vertical mixing even in deep Lake Constance. Algal net losses from the euphotic layer to larger depth were induced by vertical mixing, but were compensated by the input from larger depth when algae were uniformly distributed over the water column.
Dynamics of small, fast-growing algae were well predicted by abiotic variables, such as surface irradiance, vertical mixing intensity, and temperature. A simulation model additionally revealed that even in late winter, grazing may represent an important loss factor of phytoplankton during calm periods when losses due to mixing are small. The importance of losses by mixing and grazing changed rapidly as it depended on the variable mixing intensity. Higher temperature, lower global irradiance and enhanced mixing generated lower algal biomass and primary production in the dynamic simulation model. This suggests that potential consequences of climate change may partly counteract each other. The negative effect of higher temperatures on phytoplankton biomass was due to enhanced temperature-sensitive grazing losses. Comparing the results from deep Lake Constance to those of the shallow mesocosm experiments and simulations, confirmed the strong direct effect of light in contrast to temperature, and the importance of grazing already in early spring as soon as moderate algal biomasses developed.
In Lake Constance, ciliates dominated the herbivorous zooplankton in spring. The start of ciliate net growth in spring was closely linked to that of edible algae, chlorophyll a and the vertical mixing intensity but independent of water temperature. The duration of ciliate dominance in spring was largely controlled by the highly variable onset of the phytoplankton bloom, and little by the less variable termination of the ciliate bloom by grazing of meta-zooplankton. During years with an extended spring bloom of algae and ciliates, they coexisted at relatively high biomasses over 15-30 generations, and internally forced species shifts were observed in both communities. Interception feeders alternated with filter feeders, and cryptomonads with non-cryptomonads in their relative importance.
These dynamics were not captured by classical 1-predator-1-prey models which consistently predict pronounced predator-prey cycles or equilibria with either the predator or the prey dominating or suppressed. A multi-species predator-prey model with predator species differing in their food selectivity, and prey species in their edibility reproduced the observed patterns. Food-selectivity and edibility were related to the feeding and growth characteristics of the species, which represented ecological trade-offs. For example, the prey species with the highest edibility also had the highest maximum growth rate. Data and model revealed endogenous driven ongoing species alternations, which yielded a higher variability in species-specific biomasses than in total predator and prey biomass. This holds for a broad parameter space as long as the species differ functionally.
A more sophisticated model approach enabled the simulation of a continuum of different functional types and adaptability of predator and prey communities to altered environmental conditions, and the maintenance of a rather low model complexity, i.e., low number of equations and free parameters. The community compositions were described by mean functional traits --- prey edibility and predator food-selectivity --- and their variances. The latter represent the functional diversity of the communities and thus, the potential for adaptation. Oscillations in the mean community trait values indicated species shifts.
The community traits were related to growth and grazing characteristics representing similar trade-offs as in the multi-species model. The model reproduced the observed patterns, when nonlinear relationships between edibility and capacity, and edibility and food availability for the predator were chosen. A constant minimum amount of variance represented ongoing species invasions and thus, preserved a diversity which allows adaptation on a realistic time-span.Eine der großen Herausforderungen der heutigen ökologischen Forschung ist es, Veränderungen von Ökosystemen vorherzusagen, die mit dem Klimawandel einhergehen. Dafür sind ein umfassendes Verständnis der verschiedenen Steuerungsfaktoren des entsprechenden Systems und Kenntnisse zur Anpassungsfähigkeit des Systems nötig. Auf der Grundlage dieses Wissens, können mit mathematischen Modellen Klimaszenarien gerechnet und Vorhersagen erstellt werden. Die vorliegende Arbeit untersuchte die Regulation des Phytoplanktons (kleine freischwebende einzellige Algen) und seiner Konsumenten (Zooplankton, tierische Kleinstlebewesen) sowie deren Wechselspiel während des Frühjahrs mit Bezug auf den Klimawandel. Als Basis dienten langjährige Daten von einem großen tiefen See (Bodensee) sowie Daten von Versuchen mit Organismen aus einem flachen marinen Gewässer (Kieler Förde, Ostsee). Diese Daten wurden mit statistischen Verfahren und mathematischen Modellen ausgewertet. In Gewässern sind Algen als Primärproduzenten die Nahrungsgrundlage für tierische Organismen bis hin zu Fischen und Meeresfrüchten, und bestimmen die Wasserqualität der Gewässer. Daher ist es wichtig zu verstehen, welche Mechanismen die Dynamik der Algen steuern. Der Grundstein für die saisonale Entwicklung von Phyto- und Zooplankton in Gewässern unserer Breiten wird mit dem Beginn des Wachstums im Frühjahr gelegt. Diese Arbeit zeigt, dass es bereits im zeitigen, noch kalten Frühjahr ein Wechselspiel physikalischer und biologischer Steuerungsmechanismen für die Algenentwicklung gibt. Physikalische Faktoren sind die Wassertemperatur, die Globalstrahlung und die Durchmischung des Gewässers, die durch die Stärke des Windes beeinflusst wird. All diese Steuerungsmechanismen sind eng miteinander verwoben und werden unterschiedlich stark vom Klimawandel beeinflusst. Mit mathematischen Modellen gelang es den Einfluss einzelner Faktoren voneinander zu trennen und zu zeigen, dass Effekte durch den Klimawandel sich gegenseitig aufheben oder aber auch verstärken können. Schon geringe Änderungen an der Basis der Nahrungsnetze können weitreichende Auswirkungen auf höhere Ebenen habe. Wie stark diese Auswirkungen im Einzelnen sind, hängt entscheidend von der Anpassungsfähigkeit gesamter Ökosysteme und ihrer Artengemeinschaften sowie einzelner Individuen ab. Beispielsweise reagiert die Algengemeinschaft auf einen starken Fraßdruck ihrer Räuber mit einer Verschiebung zu weniger gut fressbaren Algenarten. Diese weniger gut fressbaren Arten unterscheiden sich jedoch auch in anderen Eigenschaften, wie zum Beispiel der Ressourcenausnutzung, von besser fressbaren Algen. In dieser Arbeit wurden Modellansätze entwickelt, die diese Fähigkeit zur Anpassung berücksichtigen. Auf dieser Grundlage und mit Einbeziehung der physikalischen Steuerungsfaktoren können Klimaszenarien gerechnet werden und Vorhersagen für den Einfluss des Klimawandels auf unsere Gewässer gemacht werden, die letztlich auch Perspektiven für Handlungsmöglichkeiten aufzeigen.
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Mente, Carsten. "Tracking of individual cell trajectories in LGCA models of migrating cell populations." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2015. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-166582.
Full textAbstract:
Cell migration, the active translocation of cells is involved in various biological processes, e.g. development of tissues and organs, tumor invasion and wound healing. Cell migration behavior can be divided into two distinct classes: single cell migration and collective cell migration. Single cell migration describes the migration of cells without interaction with other cells in their environment. Collective cell migration is the joint, active movement of multiple cells, e.g. in the form of strands, cohorts or sheets which emerge as the result of individual cell-cell interactions. Collective cell migration can be observed during branching morphogenesis, vascular sprouting and embryogenesis. Experimental studies of single cell migration have been extensive.
Collective cell migration is less well investigated due to more difficult experimental conditions than for single cell migration. Especially, experimentally identifying the impact of individual differences in cell phenotypes on individual cell migration behavior inside cell populations is challenging because the tracking of individual cell trajectories is required.
In this thesis, a novel mathematical modeling approach, individual-based lattice-gas cellular automata (IB-LGCA), that allows to investigate the migratory behavior of individual cells inside migrating cell populations by enabling the tracking of individual cells is introduced. Additionally, stochastic differential equation (SDE) approximations of individual cell trajectories for IB-LGCA models are constructed. Such SDE approximations allow the analytical description of the trajectories of individual cells during single cell migration. For a complete analytical description of the trajectories of individual cell during collective cell migration the aforementioned SDE approximations alone are not sufficient. Analytical approximations of the time development of selected observables for the cell population have to be added.
What observables have to be considered depends on the specific cell migration mechanisms that is to be modeled. Here, partial integro-differential equations (PIDE) that approximate the time evolution of the expected cell density distribution in IB-LGCA are constructed and coupled to SDE approximations of individual cell trajectories. Such coupled PIDE and SDE approximations provide an analytical description of the trajectories of individual cells in IB-LGCA with density-dependent cell-cell interactions.
Finally, an IB-LGCA model and corresponding analytical approximations were applied to investigate the impact of changes in cell-cell and cell-ECM forces on the migration behavior of an individual, labeled cell inside a population of epithelial cells. Specifically, individual cell migration during the epithelial-mesenchymal transition (EMT) was considered. EMT is a change from epithelial to mesenchymal cell phenotype which is characterized by cells breaking adhesive bonds with surrounding epithelial cells and initiating individual migration along the extracellular matrix (ECM).
During the EMT, a transition from collective to single cell migration occurs. EMT plays an important role during cancer progression, where it is believed to be linked to metastasis development. In the IB-LGCA model epithelial cells are characterized by balanced cell-cell and cell-ECM forces. The IB-LGCA model predicts that the balance between cell-cell and cell-ECM forces can be disturbed to some degree without being accompanied by a change in individual cell migration behavior. Only after the cell force balance has been strongly interrupted mesenchymal migration behavior is possible. The force threshold which separates epithelial and mesenchymal migration behavior in the IB-LGCA has been identified from the corresponding analytical approximation. The IB-LGCA model allows to obtain quantitative predictions about the role of cell forces during EMT which in the context of mathematical modeling of EMT is a novel approach.
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Hähnel, Tom, Christoph Baldow, Joëlle Guilhot, François Guilhot, Susanne Saussele, Satu Mustjoki, Stefanie Jilg, et al. "Model-based inference and classification of immunological control mechanisms from TKI cessation and dose reduction in CML patients." American Association for Cancer Research (AACR), 2020. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A74320.
Full textAbstract:
Recent clinical findings in chronic myeloid leukemia (CML) patients suggest that the risk of molecular recurrence after stopping tyrosine kinase inhibitor (TKI) treatment substantially depends on an individual’s leukemia-specific immune response. However, it is still not possible to prospectively identify patients that will remain in treatment-free remission (TFR). Here, we used an ordinary differential equation (ODE) model for CML, which explicitly includes an anti-leukemic immunological effect and applied it to 21 CML patients for whom BCR-ABL1/ABL1 time courses had been quantified before and after TKI cessation. Immunological control was conceptually necessary to explain TFR as observed in about half of the patients. Fitting the model simulations to data, we identified patient-specific parameters and classified patients into three different groups
according to their predicted immune system configuration ('immunological landscapes”). While one class of patients required complete CML eradication to achieve TFR, other patients were able to control residual leukemia levels after treatment cessation. Among them were a third class of patients, that maintained TFR only if an optimal balance between leukemia abundance and immunological activation was achieved before treatment cessation. Model simulations further suggested that changes in the BCR-ABL1 dynamics resulting from TKI dose reduction convey information about the patient-specific immune system and allow prediction of outcome after treatment cessation. This inference of individual immunological configurations based on treatment alterations can also be applied to other cancer types in which the endogenous immune system supports maintenance therapy, long-term disease control or even cure.
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Lopes, Tiago Jose da Silva. "Systems biology analysis of iron metabolism." Doctoral thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I, 2011. http://dx.doi.org/10.18452/16417.
Full textAbstract:
Jede Zelle des Säugetierorganismus benötigt Eisen als Spurenelement für zahlreiche oxidativ-reduktive Elektronentransfer-Reaktionen und für Transport und Speicherung von Sauerstoff. Der Organismus unterhält daher ein komplexes Regulationsnetzwerk für die Aufnahme, Verteilung und Ausscheidung von Eisen. Die intrazelluläre Regulation in den verschiedenen Zelltypen des Körpers ist mit einer globalen hormonellen Signalstruktur verzahnt. Sowohl Eisenmangel wie Eisenüberschuss sind häufige und ernste menschliche Krankheitsbilder. Sie betreffen jede Zelle, aber auch den Organismus als Ganzes. In dieser Dissertation wird ein mathematisches Modell des Eisenstoffwechsels der erwachsenen Maus vorgestellt. In ihm wird die Flussbilanz des Eisens in den wichtigsten Zelltypen in Form von transmembranalen und intrazellulären kinetischen Gleichungen dargestellt, und es werden diese Zellmodelle mit dem zentralen Eisenaustausch-Kompartiment (Blutplasma) des Körpers integriert. Der Eisenstatus wird charakterisiert als Gehalt an labil gebundenen Eisen und an ferritin-gebundenen Eisen für jede Zelle. Der Stoffwechsel wird als Netzwerk von Flussdynamik formuliert. Der experimentelle Input in dieses Modells stammt von verschiedenen Quellen. Radioaktive Tracerdaten, gemessen am intakten Tier (Mausstamm C57BL6 – das am intensivsten studierte Tiermodell) unter varrierten physiologischen Bedingungen lieferten den experimentellen Hintergrund, von dem aus Clearance-Parameter durch numerisches Fitting ermittelt wurden. Es wird gezeigt, dass das Modell mit entsprechend adaptierten Parametersätzen die wichtigsten metabolischen und regulatorischen Ereignisse in Übereinstimmung mit den Messungen darstellen kann. In Zukunft soll die quantitative Übereinstimmung mit Daten aus weiteren genetischen Rekonstruktionen (globale und zell-spezifische knock-outs und konstitutive Expression relevanter Gene des Modellorganismus Maus) hergestellt werden.Every cell of the mammalian organism needs iron as trace element in numerous oxido-reductive processes as well as for transport and storage of oxygen. The mammalian organism maintains therefore a complex regulatory network of iron uptake, excretion and intra-body distribution. Here a mathematical model of iron metabolism of the adult mouse is presented. It formulates the iron flux balance of the most important cell types of the organism in the form of transmembraneous and intracellular kinetic equations and integrates these cell models with the central exchange compartment (blood plasma) of the body. The iron status is represented as content of labile iron and of ferritin-bound iron in every cell type, and the metabolism is formulated as a network of flux dynamics. The experimental input into the model stems from different sources. Radioactive tracer data measured in the intact animal (mouse strain C57BL6 - the most intensively studied animal model) under various physiological conditions provided the experimental background from which clearance parameters could be obtained by numerical parameter fitting. Future research should render more precise the quantitative representation of genetic reconstructions (global and cell-type-addressed knock-out and constitutive expression of relevant genes of the model mouse strain).
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Li, Yuchao. "SPATIOTEMPORAL CONTROL OF TGFβ SIGNALING WITH LIGHT." Doctoral thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, 2019. http://dx.doi.org/10.18452/20264.
Full textAbstract:
Zellen benutzen Signalwege ein, um auf Änderungen in ihrer unmittelbaren Umgebung zu reagieren. Der Signalweg des transformierenden Wachstumsfaktors β (TGFβ) spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung vieler zellulärer Prozesse, einschließlich Zellproliferation, Differenzierung und Migration. Obwohl die Hauptkomponenten der TGFβ-Signalgebung in den letzten Jahrzehnten identifiziert und erforscht wurden, ist das Verständnis ihres dynamischen Verhaltens durch das Fehlen von Methoden eingeschränkt, die die Steuerung der TGFβ-Signalgebung mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung ermöglichen. In dieser Arbeit wurde ein optogenetisches System (das optoTGFβ-System) entwickelt, bei dem Licht dazu verwendet wird, die TGFβ-Signalgebung zeitlich und räumlich präzise zu steuern. Erstens wurde die Funktionalität des optoTGFβ-Systems durch Vergleich mit dem endogenen TGFβ-Signalsystem überprüft. Zweitens wurde durch das gleichzeitige Überwachen der subzellulären Translokation der Rezeptoren und der Smad-Proteine mittels „Live Cell Imaging“ gezeigt, dass die TGFβ-Signalgebung durch Modulation der Lichtstimulationen in einzelnen Zellen spezifisch aktiviert werden kann. Drittens wurde in Kombination mit der mathematischen Modellierung die Dynamik der TGFβ-Signalgebung im optoTGFβ-System quantitativ bestimmt. Die räumliche und zeitliche Präzision der optischen Kontrolle machen das optoTGFβ-System zu einem neuartigen und leistungsfähigen Methode für die quantitative Analyse und Manipulation von TGFβ-Signalen auf Einzelzellebene.Cells employ signaling pathways to make decisions in response to changes in their immediate environment. Transforming Growth Factor β (TGFβ) signaling pathway plays pivotal roles in regulating many cellular processes, including cell proliferation, differentiation and migrations. Although the principal components of TGFβ signaling have been identified and explored in recent decades, understanding its dynamic behavior is limited by the lack of tools that allow the control of TGFβ signaling at high spatiotemporal resolution. In this thesis, we developed an optogenetic system (the optoTGFβ system), in which light is used to control TGFβ signaling precisely in time and space. First, we validated the functionality of the optoTGFβ system by comparing it with the endogenous TGFβ signaling system. Second, by simultaneously monitoring the subcellular translocation of the receptors and Smad proteins using live cell imaging, we showed that TGFβ signaling can be specifically activated in single cells through modulating the light stimulations. Third, in combination with mathematical modeling, we quantitatively characterized the dynamics of TGFβ signaling in the optoTGFβ system. The spatial and temporal precision of optical control makes the optoTGFβ system a novel and powerful tool for quantitative analyses and manipulation of TGFβ signaling at the single cell level.
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Wessels, Helena. "Using a modelling task to Elicit Reasoning about data." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2012. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-83189.
Full text
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de, Back Walter, Roland Zimm, and Lutz Brusch. "Transdifferentiation of pancreatic cells by loss of contact-mediated signaling." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2014. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-127265.
Full textAbstract:
Background: Replacement of dysfunctional β-cells in the islets of Langerhans by transdifferentiation of pancreatic acinar cells has been proposed as a regenerative therapy for diabetes. Adult acinar cells spontaneously revert to a multipotent state upon tissue dissociation in vitro and can be stimulated to redifferentiate into β-cells. Despite accumulating evidence that contact-mediated signals are involved, the mechanisms regulating acinar-to-islet cell transdifferentiation remain poorly understood.
Results: In this study, we propose that the crosstalk between two contact-mediated signaling mechanisms, lateral inhibition and lateral stabilization, controls cell fate stability and transdifferentiation of pancreatic cells. Analysis of a mathematical model combining gene regulation with contact-mediated signaling reveals the multistability of acinar and islet cell fates. Inhibition of one or both modes of signaling results in transdifferentiation from the acinar to the islet cell fate, either by dedifferentiation to a multipotent state or by direct lineage switching.
Conclusions: This study provides a theoretical framework to understand the role of contact-mediated signaling in pancreatic cell fate control that may help to improve acinar-to-islet cell transdifferentiation strategies for β-cell neogenesis.