دسترسی نامحدود
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
برای ارتباط با ما می توانید از طریق شماره موبایل زیر از طریق تماس و پیامک با ما در ارتباط باشید
در صورت عدم پاسخ گویی از طریق پیامک با پشتیبان در ارتباط باشید
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
درصورت عدم همخوانی توضیحات با کتاب
از ساعت 7 صبح تا 10 شب
ویرایش:
نویسندگان: Daniel B Forger
سری:
ISBN (شابک) : 0262036770, 9780262036771
ناشر: MIT Press
سال نشر: 2017
تعداد صفحات: 369
زبان: English
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود)
حجم فایل: 14 مگابایت
در صورت تبدیل فایل کتاب Biological Clocks, Rhythms, and Oscillations: The Theory of Biological Timekeeping به فرمت های PDF، EPUB، AZW3، MOBI و یا DJVU می توانید به پشتیبان اطلاع دهید تا فایل مورد نظر را تبدیل نمایند.
توجه داشته باشید کتاب ساعتهای بیولوژیکی، ریتمها و نوسانات: نظریه زمانسنجی بیولوژیکی نسخه زبان اصلی می باشد و کتاب ترجمه شده به فارسی نمی باشد. وبسایت اینترنشنال لایبرری ارائه دهنده کتاب های زبان اصلی می باشد و هیچ گونه کتاب ترجمه شده یا نوشته شده به فارسی را ارائه نمی دهد.
مقدمهای بر تکنیکهای ریاضی، محاسباتی و تحلیلی مورد استفاده
برای مدلسازی ریتمهای بیولوژیکی، ارائه ابزارهای بسیاری از
رشتهها و نمونههای کاربردی.
همه حوزههای زیستشناسی و پزشکی حاوی ریتمها هستند، و این
رفتارها از طریق ابزارها و تکنیک های ریاضی به بهترین شکل قابل
درک است. این کتاب بررسی تکنیک های ریاضی، محاسباتی و تحلیلی مورد
استفاده برای مدل سازی ریتم های بیولوژیکی را ارائه می دهد و این
روش ها را برای اولین بار در یک جلد جمع آوری می کند. با استفاده
از مطالبی از رشتههایی مانند زیستشناسی ریاضی، دینامیک غیرخطی،
فیزیک، آمار و مهندسی، توصیهها و تکنیکهای کاربردی برای مطالعه
ریتمهای بیولوژیکی را با زبانی مشترک ارائه میکند.
فصلها با افزایش ریاضیات پیش میروند. انتزاع - مفهوم - برداشت.
بخش اول، در مورد مدلها، مفروضات ضمنی و مشکلات رایج مدلسازی را
برجسته میکند و برای خوانندگانی با دانش پایه معادلات دیفرانسیل
و جبر خطی قابل دسترسی است. بخش دوم، در مورد رفتارها، بر مدلهای
سادهتر تمرکز دارد و ویژگیهای رایج ریتمهای بیولوژیکی را توصیف
میکند که از خواص شلیک آکسون غول پیکر ماهی مرکب تا ریتمهای
شبانهروزی انسان را شامل میشود. بخش سوم، در مورد تکنیک های
ریاضی، خوانندگانی را که مدل ها یا اهداف خاصی در ذهن دارند
راهنمایی می کند. بخشهای مربوط به \"مرزها\" آخرین تحقیقات را
ارائه میکنند. بخشهای \"نظریه\" نتایج ریاضی جالبی را با
استفاده از روشهای در دسترستری نسبت به جاهای دیگر ارائه
میکنند. هر فصل تمرین هایی را ارائه می دهد. کد متلب کامنت شده
برای کمک به خوانندگان برای کسب تجربه عملی ارائه شده است.
این کتاب توسط یک متخصص در این زمینه می تواند به عنوان کتاب درسی
برای دوره های کارشناسی زیست شناسی ریاضی یا دوره های کارشناسی
ارشد در مدل سازی ریتم های بیولوژیکی استفاده شود. به عنوان مرجعی
برای محققان
An introduction to the mathematical, computational, and
analytical techniques used for modeling biological rhythms,
presenting tools from many disciplines and example
applications.
All areas of biology and medicine contain rhythms, and these
behaviors are best understood through mathematical tools and
techniques. This book offers a survey of mathematical,
computational, and analytical techniques used for modeling
biological rhythms, gathering these methods for the first time
in one volume. Drawing on material from such disciplines as
mathematical biology, nonlinear dynamics, physics, statistics,
and engineering, it presents practical advice and techniques
for studying biological rhythms, with a common language.
The chapters proceed with increasing mathematical abstraction.
Part I, on models, highlights the implicit assumptions and
common pitfalls of modeling, and is accessible to readers with
basic knowledge of differential equations and linear algebra.
Part II, on behaviors, focuses on simpler models, describing
common properties of biological rhythms that range from the
firing properties of squid giant axon to human circadian
rhythms. Part III, on mathematical techniques, guides readers
who have specific models or goals in mind. Sections on
"frontiers" present the latest research; "theory" sections
present interesting mathematical results using more accessible
approaches than can be found elsewhere. Each chapter offers
exercises. Commented MATLAB code is provided to help readers
get practical experience.
The book, by an expert in the field, can be used as a textbook
for undergraduate courses in mathematical biology or graduate
courses in modeling biological rhythms and as a reference for
researchers.
Contents Preface Notation 1 Basics 1.1 Introduction 1.2 Models 1.3 Period 1.4 Phase 1.5 Frontiers: The Difficulty of Estimating the Phase and Amplitude of a Clock 1.6 Plotting Circular Data 1.7 Mathematical Preliminaries, Notations, and Basics 1.8 Key Problems in the Autonomous Case 1.9 Perturbations, Phase Response Curves, and Synchrony 1.10 Key Problems when the External Signal u(t) ≠ 0 1.11 Frontiers: Probability Distributions with a Focus on Circular Data 1.12 Frontiers: Useful Statistics for Circular Data Exercises I MODELS 2 Biophysical Mechanistic Modeling: Choosing the Right Model Equations 2.1 Introduction 2.2 Biochemical Modeling 2.3 Law of Mass Action: When, Why, and How 2.4 Frontiers: The Crowded Cellular Environment and Mass Action 2.5 Three Mathematical Models of Transcription Regulation 2.6 The Goodwin Model 2.7 Other Models of Intracellular Processes (e.g., Michaelis-Menten) 2.8 Frontiers: Bounding Solutions of Biochemical Models 2.9 On Complex Formation 2.10 Hodgkin–Huxley and Models of Neuronal Dynamics 2.11 Frontiers: Rethinking the Ohm’s Law Linear Relationship between Voltage and Current 2.12 Ten Common Mistakes to Watch for When Constructing Biochemical and Electrophysiological Models 2.13 Interesting Future Work: Are All Cellular Oscillations Intertwined? Code 2.1 Spatial Effects Code 2.2 Biochemical Feedback Loops Code 2.3 The Hodgkin–Huxley Model Exercises 3 Functioning in the Changing Cellular Environment 3.1 Introduction 3.2 Frontiers: Volume Changes 3.3 Probabilistic Formulation of Deterministic Equations and Delay Equations 3.4 The Discreteness of Chemical Reactions, Gillespie, and All That 3.5 Frontiers: Temperature Compensation 3.6 Frontiers: Crosstalk between Cellular Systems 3.7 Common Mistakes in Modeling Code 3.1 Simulations of the Goodwin Model Using the Gillespie Method Code 3.2 Temperature Compensation Counterexample Code 3.3 A Black-Widow DNA-Diffusing Transcription Factor Model Exercises 4 When Do Feedback Loops Oscillate? 4.1 Introduction 4.2 Introduction to Feedback Loops 4.3 General Linear Methodology and Analysis of the Goodwin Model 4.4 Frontiers: Futile Cycles Diminish Oscillations, or Why Clocks Like Efficient Complex Formation 4.5 Example: Case Study on Familial Advanced Sleep Phase Syndrome 4.6 Frontiers: An Additional Fast Positive Feedback Loop 4.7 Example: Increasing Activator Concentrations in Circadian Clocks 4.8 Bistability and Relaxation Oscillations 4.9 Frontiers: Calculating the Period of Relaxation Oscillations 4.10 Theory: The Global Secant Condition Code 4.1 Effects of Feedback Code 4.2 Effects of the Hill Coefficient on Rhythms in the Goodwin Model Exercises II BEHAVIORS 5 System-Level Modeling 5.1 Introduction 5.2 General Remarks on Bifurcations 5.3 SNIC or Type 1 Oscillators 5.4 Examples of Type 1 Oscillators: Simplifications of the Hodgkin–Huxley Model 5.5 Hopf or Type 2 Oscillators 5.6 Examples of Type 2 Oscillators: The Van der Pol Oscillator and the Resonate-and-Fire Model 5.7 Summary of Oscillator Classification 5.8 Frontiers: Noise in Type 1 and Type 2 Oscillators 5.9 Frontiers: Experimentally Testing the Effects of Noise in Squid Giant Axon 5.10 Example: The Van der Pol Model and Modeling Human Circadian Rhythms 5.11 Example: Refining the Human Circadian Model 5.12 Example: A Simple Model of Sleep, Alertness, and Performance 5.13 Frontiers: Equivalence of Neuronal and Biochemical Models Code 5.1 Simulation of Type 1 and Type 2 Behavior in the Morris-Lecar Model Exercises 6 Phase Response Curves 6.1 Introduction and General Properties of Phase Response Curves 6.2 Type 1 Response to Brief Stimuli in Phase-Only Oscillators 6.3 Perturbations to Type 2 Oscillators 6.4 Instantaneous Perturbations to the Radial Isochron Clock 6.5 Frontiers: Phase Resetting with Pathological Isochrons 6.6 Phase Shifts for Weak Stimuli 6.7 Frontiers: Phase Shifting in Models with More Than Two Dimensions 6.8 Winfree’s Theory of Phase Resetting 6.9 Experimental PRCs 6.10 Entrainment Code 6.1 Calculating a Predicted Human PRC Code 6.2 Iterating PRCs Exercises 7 Eighteen Principles of Synchrony 7.1 Basics and Definitions of Synchrony 7.2 Synchrony in Pulse-Coupled Oscillators 7.3 Heterogeneous Oscillators 7.4 Subharmonic and Superharmonic Synchrony 7.5 Frontiers: The Counterintuitive Interplay between Noise and Coupling 7.6 Nearest-Neighbor Coupling 7.7 Frontiers: What Do We Gain by Looking at Limit-Cycle Oscillators? 7.8 Coupling Damped Oscillators 7.9 Amplitude Death and Beyond 7.10 Theory: Proof of Synchrony in Homogeneous Oscillators Code 7.1 Two Coupled Biochemical Feedback Loops Code 7.2 Pulse-Coupled Oscillators Code 7.3 Inhibitory Pulse-Coupled Oscillators Code 7.4 Noisy Coupled Oscillators Code 7.5 Coupled Chain of Oscillators Code 7.6 Amplitude Death Exercises III ANALYSIS AND COMPUTATION 8 Statistical and Computational Tools for Model Building: How to Extract Information from Timeseries Data 8.1 How to Find Parameters of a Model 8.2 Frontiers: Theoretical Limits on Fitting Timecourse Data 8.3 Discrete Models, Noise, and Correlated Error 8.4 Maximum Likelihood and Least-Squares 8.5 The Kalman Filter 8.6 Calculating Least-Squares 8.7 Frontiers: Using the Kalman Filter for Problems with Correlated Errors 8.8 Examples 8.9 Theory: The Akaike Information Criterion 8.10 A Final Word of Caution about Stationarity Code 8.1 Fitting Protein Data Exercises 9 How to Shift an Oscillator Optimally 9.1 Asking the Right Biological Questions 9.2 Asking the Right Mathematical Questions 9.3 Frontiers: A Geometric Interpretation of Optimality 9.4 Influence Functions 9.5 Frontiers: Two Additional Derivations of the Influence Functions 9.6 Adding the Cost to the Hamiltonian 9.7 Numerical Methods for Finding Optimal Stimuli 9.8 Frontiers: Optimal Stimuli for the Hodgkin–Huxley Equation 9.9 Examples: Analysis of Minimal Time Problems 9.10 Example: Shifting the Human Circadian Clock Code 9.1 Optimal Stimulus for the Hodgkin–Huxley Equations Code 9.2 An Alternate Method to Calculate Optimal Stimuli for the Hodgkin–Huxley Model Exercises 10 Mathematical and Computational Techniques for Multiscale Problems 10.1 Simplifying Multiscale Systems 10.2 Frontiers: Averaging in Systems with More Than Two Variables 10.3 Frontiers: Piecewise Linear Approximations to Nonlinear Equations 10.4 Frontiers: Poincaré Maps and Model Reduction 10.5 Ruling out Limit Cycles Code 10.1 Five Simulations of the Goodwin Model Code 10.2 Poincaré Maps of a Detailed Mammalian Model Code 10.3 Chaotic Motions Exercises Glossary Bibliography Index