System dynamics modelling in systems biology and applications in pharmacology

Abstract

El modelado matemático de sistemas biológicos complejos es uno de los temas clave en la Biología de Sistemas y varios métodos computacionales basados ​​en la simulación computarizada han sido aplicados hasta ahora para determinar el comportamiento de los sistemas no lineales. La Dinamica de Sistemas es una metodología de modelado intuitivo basada en el razonamiento cualitativo por el cual un modelo conceptual se puede describir como un conjunto de relaciones de causa y efecto entre las variables de un sistema. A partir de esta estructura, es posible obtener un conjunto de ecuaciones dinámicas que describan cuantitativamente el comportamiento del sistema. Centrándose en los sistemas farmacológicos, el modelado compartimental a menudo se utiliza para resolver un amplio espectro de problemas relacionados con la distribución de materiales en los sistemas vivos en la investigación, el diagnóstico y la terapia en todo el cuerpo, los órganos y los niveles celulares. En este artículo presentamos la metodología de modelado de Dinámica del Sistema y su aplicación al modelado de un modelo compartimental farmacocinético-farmacodinámico del efecto de profundidad anestésica en pacientes sometidos a intervenciones quirúrgicas, derivando un modelo de simulación en el entorno de simulación orientada a objetos OpenModelica. La Dinamica de Sistemas se puede ver como una herramienta educativa poderosa y fácil de usar y en la enseñanza de Biología de Sistemas.