Deciphering the dynamics of physiological systems using quantitative and computational approaches
使用定量和计算方法解读生理系统的动力学
基本信息
- 批准号:RGPIN-2019-04520
- 负责人:
- 金额:$ 3.06万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Discovery Grants Program - Individual
- 财政年份:2020
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2020-01-01 至 2021-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Physiological systems exhibit varying degrees of complexity and fascinating ways of interacting with their actively-changing environment. The difficulty in investigating these systems experimentally is a major scientific challenge that compel us to employ alternative approaches to analyze them. In my research program, we devise quantitative approaches (adopted from the field of Nonlinear Dynamics and Computational Biology) in parallel with experimental techniques, to study the rich dynamics of neurophysiological and immunological systems. That includes examining electrophysiological and hormonal rhythms in neurons within the brain, analyzing immune-cell response/kinetics and interactions at the single cell and population levels and understanding how subcellular processes (e.g. ion channels, receptors, proteins, etc.) govern the supracellular behavior of both systems within an integrated network. To accomplish this, we design computational tools (e.g. signal processing and machine learning algorithms) to analyze in vivo and in vitro data, and/or develop mathematical models along with quantitative methods to study their behavior. We construct in silico models based on our understanding of the physiological processes regulating them, followed by validating them against experimental data by designing inference-based fitting techniques. The latter is done by performing systematic model comparisons and parameter optimization to determine the most likely model and parameter set(s). Using steady state analysis, slow-fast analysis, numerical techniques and biophysical methods, the models are then investigated to decipher the behavior of physiological systems at the sub/supracellular and (meta)network levels, to provide insights about their general and emergent behavior, to identify causes of abnormalities within them, to test hypotheses and guide new experiments, to make experimentally testable predictions, and to develop technological tools to manipulate them. The models developed also raise intriguing mathematical questions that are tackled either numerically using computational tools that we design, or analytically using methods of nonlinear (stochastic) dynamics.
生理系统表现出不同程度的复杂性以及与不断变化的环境相互作用的迷人方式。通过实验研究这些系统的困难是一项重大的科学挑战,迫使我们采用替代方法来分析它们。在我的研究项目中,我们设计了与实验技术并行的定量方法(采用非线性动力学和计算生物学领域)来研究神经生理学和免疫系统的丰富动力学。这包括检查大脑内神经元的电生理和激素节律,分析单细胞和群体水平的免疫细胞反应/动力学和相互作用,以及了解亚细胞过程(例如离子通道、受体、蛋白质等)如何控制集成网络中两个系统的超细胞行为。为了实现这一目标,我们设计计算工具(例如信号处理和机器学习算法)来分析体内和体外数据,和/或开发数学模型以及定量方法来研究它们的行为。我们根据对调节模型的生理过程的理解构建计算机模型,然后通过设计基于推理的拟合技术根据实验数据验证它们。后者是通过执行系统模型比较和参数优化来确定最可能的模型和参数集来完成的。然后使用稳态分析、慢-快分析、数值技术和生物物理方法,对模型进行研究,以破译生理系统在亚/细胞上和(元)网络层面的行为,提供有关其一般和紧急行为的见解,识别其中异常的原因,测试假设并指导新实验,做出可通过实验测试的预测,并开发技术工具来操纵 他们。开发的模型还提出了有趣的数学问题,这些问题可以使用我们设计的计算工具进行数值解决,或者使用非线性(随机)动力学方法进行分析。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Khadra, Anmar其他文献
Deciphering the regulation of P2X4 receptor channel gating by ivermectin using Markov models
- DOI:
10.1371/journal.pcbi.1005643 - 发表时间:
2017-07-01 - 期刊:
- 影响因子:4.3
- 作者:
Mackay, Laurent;Zemkova, Hana;Khadra, Anmar - 通讯作者:
Khadra, Anmar
Rac activation is key to cell motility and directionality: An experimental and modelling investigation
- DOI:
10.1016/j.csbj.2019.10.002 - 发表时间:
2019-01-01 - 期刊:
- 影响因子:6
- 作者:
Lyda, Jessica K.;Tan, Zhang L.;Khadra, Anmar - 通讯作者:
Khadra, Anmar
Systematic Characterization of Dynamic Parameters of Intracellular Calcium Signals
- DOI:
10.3389/fphys.2016.00525 - 发表时间:
2016-11-10 - 期刊:
- 影响因子:4
- 作者:
Mackay, Laurent;Mikolajewicz, Nicholas;Khadra, Anmar - 通讯作者:
Khadra, Anmar
A model for the pulsatile secretion of gonadotropin-releasing hormone from synchronized hypothalamic neurons
- DOI:
10.1529/biophysj.105.080630 - 发表时间:
2006-07-01 - 期刊:
- 影响因子:3.4
- 作者:
Khadra, Anmar;Li, Yue-Xian - 通讯作者:
Li, Yue-Xian
Deciphering the dynamics of lamellipodium in a fish keratocytes model
- DOI:
10.1016/j.jtbi.2020.110534 - 发表时间:
2021-01-21 - 期刊:
- 影响因子:2
- 作者:
MacKay, Laurent;Lehman, Etienne;Khadra, Anmar - 通讯作者:
Khadra, Anmar
Khadra, Anmar的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Khadra, Anmar', 18)}}的其他基金
Deciphering the dynamics of physiological systems using quantitative and computational approaches
使用定量和计算方法解读生理系统的动力学
- 批准号:
RGPIN-2019-04520 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Deciphering the dynamics of physiological systems using quantitative and computational approaches
使用定量和计算方法解读生理系统的动力学
- 批准号:
RGPIN-2019-04520 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Deciphering the dynamics of physiological systems using quantitative and computational approaches
使用定量和计算方法解读生理系统的动力学
- 批准号:
RGPIN-2019-04520 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Computational Models for the Study of Various Immunological and Electrophysiological Systems
用于研究各种免疫学和电生理系统的计算模型
- 批准号:
423866-2013 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Computational Models for the Study of Various Immunological and Electrophysiological Systems
用于研究各种免疫学和电生理系统的计算模型
- 批准号:
423866-2013 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Computational Models for the Study of Various Immunological and Electrophysiological Systems
用于研究各种免疫学和电生理系统的计算模型
- 批准号:
423866-2013 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Computational Models for the Study of Various Immunological and Electrophysiological Systems
用于研究各种免疫学和电生理系统的计算模型
- 批准号:
423866-2013 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Computational Models for the Study of Various Immunological and Electrophysiological Systems
用于研究各种免疫学和电生理系统的计算模型
- 批准号:
423866-2013 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Computational Models for the Study of Various Immunological and Electrophysiological Systems
用于研究各种免疫学和电生理系统的计算模型
- 批准号:
423866-2013 - 财政年份:2013
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
相似国自然基金
β-arrestin2- MFN2-Mitochondrial Dynamics轴调控星形胶质细胞功能对抑郁症进程的影响及机制研究
- 批准号:n/a
- 批准年份:2023
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
发展基因编码的荧光探针揭示趋化因子CXCL10的时空动态及其调控机制
- 批准号:32371150
- 批准年份:2023
- 资助金额:50.00 万元
- 项目类别:面上项目
钱江潮汐影响下越江盾构开挖面动态泥膜形成机理及压力控制技术研究
- 批准号:LY21E080004
- 批准年份:2020
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
磁性薄膜和磁性纳米结构中的自旋动力学研究
- 批准号:11174131
- 批准年份:2011
- 资助金额:60.0 万元
- 项目类别:面上项目
星系结构基本单元星团的研究
- 批准号:11043006
- 批准年份:2010
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
星系恒星与气体的动力学演化
- 批准号:11073025
- 批准年份:2010
- 资助金额:30.0 万元
- 项目类别:面上项目
在我们的门前发掘化石——利用中国即将开展的巡天来研究银河系的演化
- 批准号:11043005
- 批准年份:2010
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
物体运动对流场扰动的数学模型研究
- 批准号:51072241
- 批准年份:2010
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
弦场论及Tachyon动力学
- 批准号:10705008
- 批准年份:2007
- 资助金额:15.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
微分遍历理论和廖山涛的一些方法的应用
- 批准号:10671006
- 批准年份:2006
- 资助金额:21.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Elucidating the role of DCAF7 on hematopoietic stem cell maintenance
阐明 DCAF7 对造血干细胞维持的作用
- 批准号:
10785443 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
Unraveling how Lipophilic Modulators Alter pLGIC Function via Interactions with the M4 Transmembrane Helix
揭示亲脂性调节剂如何通过与 M4 跨膜螺旋相互作用改变 pLGIC 功能
- 批准号:
10785755 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
Genetically-Encoded, Non-Invasive and Wireless Modulation of Calcium Dynamics in Astrocytes With Spatiotemporal Precision and Depth
具有时空精度和深度的星形胶质细胞钙动态的基因编码、非侵入性无线调节
- 批准号:
10562265 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
Long-range GABAergic inhibition coordinates hippocampal-subcortical circuit activity in memory formation
长程 GABA 能抑制协调记忆形成中的海马-皮层下回路活动
- 批准号:
10658072 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
MOSAIC: Imaging Human Tissue State Dynamics In Vivo
MOSAIC:体内人体组织状态动态成像
- 批准号:
10729423 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
The significance of nominally non-responsive neural dynamics in auditory perception and behavior
名义上无反应的神经动力学在听觉感知和行为中的意义
- 批准号:
10677342 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
Live-Cell Chromatin Imaging and Biology: Application to Extrachromosomal DNA
活细胞染色质成像和生物学:在染色体外 DNA 中的应用
- 批准号:
10685017 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
Computer-aided design and development of isoform selective inhibitors of Casein Kinase 1
酪蛋白激酶 1 异构体选择性抑制剂的计算机辅助设计和开发
- 批准号:
10629703 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
Development of a lacO/lacI based fluorescence reporter-operator system to study chromosome dynamics and double-strand break repair in mouse meiosis.
开发基于 lacO/lacI 的荧光报告操纵子系统,用于研究小鼠减数分裂中的染色体动力学和双链断裂修复。
- 批准号:
10674379 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别:
Architecture, dynamics and regulation of erythrocyte ankyrin-1 complexes
红细胞ankyrin-1复合物的结构、动力学和调节
- 批准号:
10638440 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 3.06万 - 项目类别: