(a) Rapport de conductance de deux itérations suivantes par rapport à la conductance précédente lors de l'adaptation pour 3ttrain itérations après la phase d'entraînement de durée ttrain terminé. Au-dessus du seuil de conductance Cth (ligne pointillée rouge verticale) les conductances fluctuent autour de [C(t + δt)/C(t) =1 (ligne pointillée rouge horizontale). Les liaisons à faible conductance suivent une loi de puissance d'exposant 1=3 (ligne rouge). Uniquement seuil de conductance Cth est spécifique à la force du stimulus ; comparer gris (q ajouter =40000q (0) et la couleur (q ajouter =0). (b) Un réseau adapté pour ttrain , en itérant plus longtemps, 4ttrain , liens de conductance inférieure au seuil Cth disparaître (c). γ =1/2, q (0) =1, N =526 et T =30δt. Crédit :Lettres d'examen physique (2022). DOI : 10.1103/PhysRevLett.129.028101
Le système vasculaire de notre corps fournit un flux constant de nutriments, d'hormones et d'autres ressources, assurant ainsi un transport efficace. Les chercheurs Komal Bhattacharyya, David Zwicker et Karen Alim ont étudié de quelle manière un tel réseau est capable de s'adapter et de changer au fil du temps. À l'aide de simulations informatiques, ils ont modélisé le réseau et identifié des règles d'adaptation pour ses connexions.
"Nous avons constaté que la force d'une connexion au sein d'un réseau dépend du débit local", explique Karen Alim, auteur correspondant de l'étude. "Cela signifie que les liens avec un faible débit en dessous d'un certain seuil vont se désintégrer de plus en plus jusqu'à ce qu'ils finissent par disparaître", poursuit-elle. Comme la quantité de matériel biologique pour construire le système vasculaire est limitée et doit être utilisée de manière efficace, ce mécanisme offre un moyen élégant de rationaliser le système vasculaire.
Les changements dans le réseau sont persistants
Une fois qu'une connexion est devenue très faible en raison d'un faible débit, il est très difficile de rétablir cette connexion. Un exemple courant pour cela est le blocage d'un vaisseau sanguin, qui dans un mauvais cas pourrait même conduire à un accident vasculaire cérébral. Lors d'un accident vasculaire cérébral, certains vaisseaux sanguins dans une certaine région du cerveau deviennent très faibles en raison du blocage du flux sanguin.
"Nous avons constaté que dans un tel cas, les adaptations dans le réseau sont permanentes et maintenues après la suppression de l'obstacle. On peut dire que le réseau préfère rediriger le flux via des connexions plus fortes existantes au lieu de recréer des connexions plus faibles, même si le exigerait le contraire », explique Komal Bhattacharyya, auteur principal de l'étude.
Grâce à cette nouvelle compréhension de la mémoire en réseau, les chercheurs peuvent désormais expliquer que le flux sanguin change de façon permanente même après l'élimination réussie du caillot. Cette capacité de mémoire des réseaux se retrouve également dans d'autres systèmes vivants :la moisissure visqueuse Physarum polycephalum utilise son réseau adaptatif pour naviguer dans son environnement en fonction des empreintes de stimuli alimentaires, comme démontré précédemment.
L'étude actuelle est publiée dans Physical Review Letters . Un modèle mathématique peut aider à expliquer comment le sang circule dans le cerveau
