俄亥俄州立大学劳拉·阿伦斯基尔德 信用:Pixabay/CC0公共域 健康的人体善于调节:我们的体温保持在98度左右
6华氏度，不管我们周围的温度有多热或多冷
即使喝下一杯果汁，我们血液中的糖含量也保持相当稳定
我们将适量的钙储存在骨骼中，并排出体外
没有这种被称为体内平衡的调节，我们就无法生存
当系统崩溃时，结果会导致疾病，有时甚至死亡
在美国科学进步协会年会的报告中，研究人员认为，数学可以帮助解释和预测这些故障，有可能提供新的方法来处理系统，以防止或修复出现问题的系统
由于COVID-19大流行，会议实际上是在今年早些时候举行的
主持人之一、俄亥俄州立大学自然和数学科学的杰出教授马蒂·戈鲁比茨基说，体内平衡“是一种生物现象，没有它，生物系统就无法工作。”
“如果你有详细、精确的数学模型，你就可以用数字探索这些系统，找到这种控制真正发生的地方，然后你就可以估计出事情是如何出错的，以及如何纠正它
" 科学家们很好地掌握了为什么会发生这种调节的生物学原因:我们身体中的某些系统必须保持恒定，才能发挥作用并保持我们身体的活力
然而，背后的数学不太确定
但了解体内平衡——包括预测体内平衡的变化，并计算出尽管管理这些调节的身体系统出现故障，仍能让身体保持调节的方法——可能是一种向有需要的人提供有针对性的医疗保健的方法，珍妮特·贝斯特(Janet Best)说，她是演讲背后的一些研究的合著者，也是俄亥俄州的数学教授
“这是精确医学的一部分，”贝斯特说，他也是俄亥俄州数学生物科学研究所的联合主任
“人是不同的，你需要一个可以在不同人身上工作的模型
我们认为这就是我们在这里发展的
" MBI大学和其他研究数学和生物学如何交叉的机构的研究人员已经建立了模型来解释身体如何在各种系统中保持体内平衡
这些模型的核心是图形，这是一个数学概念，旨在解释物体之间的相互关系
(如果你在高中学了代数或几何，你很可能学到了一些图论的基础知识
) Golubitsky和Best说，图论可以帮助解释和预测体内稳态的变化
他们说，这种解释可能对生物学家和其他寻找当体内平衡崩溃时进行干预的方法的人有用
这种分解会导致许多问题——例如，一个人血液中的葡萄糖过多，或者骨骼中的钙不足
美国科学促进会的报告集中在模拟身体如何通过体内平衡调节多巴胺水平的图表上，以及图论如何帮助识别有助于预测体内平衡的图表属性
Golubitsky和Best描述了多巴胺和分解它的酶是如何用一个与图形相关的数学公式来表示的
他们表明，通过计算节点的变化，有可能计算或预测多巴胺水平的变化
戈卢比茨基说，这种方法可以扩展到其他系统，尽管未来的研究需要确定
他说，这项研究已经在进行中
“体内平衡在生物学中是一个足够重要的领域，如果数学能有所贡献，那它就是成功的，”他说
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