Disertantes en charlas invitadas
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MIÉRCOLES 3, 9:30 - 10:30
Análisis estadístico y modelado físico: dos ingredientes de actual relevancia en biología
Verónica I. MARCONI
CONSEJO NACIONAL DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS Y TÉCNICAS / FACULTAD DE MATEMÁTICA, ASTRONOMÍA Y FÍSICA - FaMAF -UNCOR. http://www.conicet.gov.ar/new_scp/detalle.php?keywords=&id=27937&datos_academicos=yes
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Hoy en día la biología se ha transformado en una ciencia muy rica en datos. Se dice que, actualmente, la cantidad de datos que genera y su complejidad excede la de cualquier otra área científica. Como consecuencia, el análisis de datos, su estadística y el modelado de la física de problemas en nivel celular, área dentro de la cual trabajamos en varios proyectos interdisciplinarios sobre micronadadores, se están volviendo herramientas cada vez más relevantes para el estudio de sistemas de biología celular y microbiología. Estos resultados permiten extrapolaciones en otras áreas como la medicina reproductiva, evolución, genética y ecología, incluso aportando soluciones tecnológicas.
¿Cúal ha sido nuestro aporte desde la física estadística y microfluídica a problemas biológicos? En esta charla resumiré los avances que hemos logrado desde la charla del Trefemac 2015 sobre proyectos de micronadadores confinados: bacterias [1-3], espermatozoides [4-5], coanoflagelados [6-7]. Me centraré en desarrollar dos de ellos: (a) aplicaciones de importancia en medicina reproductiva como análisis de fertilidad [5] y (b) transporte controlado de coanoflagelados [6-7], nuestros ancestros más cercanos aún vivos, células de gran interés para la biología evolutiva y la ecología. En todos los problemas que enfrentamos hay dificultades comunes que resaltaré, desde el punto de vista del análisis de gran cantidad de datos provenientes de videos de microscopía [8], la estadística de los mismos, el obtener información fehaciente de dichas mediciones y su influencia en el modelado físico, el cual pretendemos sea realista para poder contribuir a las aplicaciones.
Los resultados que presentaré no podrían haberse llevado a cabo sin muchos estudiantes y colaboradores. Asi que son coautores de esta charla invitada: Ivan Berdakin, Alejandro V. Silhanek, Alejandro Guidobaldi, M. Noel Gallea, Marisa Cubilla, Yogesh Jeyaram, Hernán N. Moyano-Cortéz, Mariano E. Brito, Matías Bettera Marcat, J. Ignacio Quelas, A.A. Melgarejo, M.Julia Althabegoiti, Aníbal R. Lodeiro, Javier Sparacino, Gastón L. Miño, Roman Stocker, Jorge A. Sánchez, Pedro A. Pury, Adolfo J. Banchio.
[1] Swimming performance of Bradyrhizobium diazoefficiens is an emergent property of its two flagellar systems. J. I. Quelas, M.J. Althabegoiti, C. Jimenez-Sanchez, A.A. Melgarejo, V.I. Marconi, E. J. Mongiardini, S.A. Trejo, F. Mengucci, J.J. Ortega-Calvo and A.R. Lodeiro; Sci. Rep. 6, 23841; Nature Ed. (2016).
[2] Influence of swimming strategy on microorganisms separation by asymmetric obstacles. I. Berdakin, Y. Jeyaram, V.V. Moshchalkov, L. Venken, S. Dierckx, S.J. Vanderleyden, A.V. Silhanek, C.A. Condat, V.I. Marconi; Phys. Rev. E 8 7 052702 (2013).
[3] Quantifying the sorting efficiency of self-propelled run-and-tumble swimmers by geometrical ratchets. I. Berdakin, A. V. Silhanek, H. N. Moyano, V. I. Marconi, C. A. Condat Cent. Eur. J. Phys., 11(12), 1653 (2013).
[4] Geometrical guidance and trapping transition of human sperm cells. A. Guidobaldi, Y. Jeyaram, I. Berdakin, V. V. Moshchalkov, C. A. Condat, V. I. Marconi, L. Giojalas, A. V. Silhanek Phys. Rev. E 89, 032720 (2014).
[5] Disrupting the wall accumulation of human sperm cells by artificial corrugation. A. Guidobaldi, Y. Jeyaram, C. A. Condat, I. Berdakin, V. V. Moshchalkov, L. Giojalas, A.V. Silhanek and V. I. Marconi. Biomicrofluidics 9, 024122 (2015).
[6] Solitary choanoflagellate dynamics and micro-confined directed transport. J. Sparacino, G.L. Miño, A.J. Banchio, V.I. Marconi. Preprint 2017.
[7] An efficient microfluidic device that concentrates choanoflagellates. G.L. Miño, J. Sparacino, A.J. Banchio, V.I. Marconi, A. R. Koehl, N. King, R. Stocker. Preprint 2017.
[8] Un algoritmo modular para el seguimiento de partículas en videos de microscopía. J.A. Sánchez, P.A. Pury y V. I. Marconi. Mecánica Computacional XXXIV, 3443, 2016.
Contacto: Verónica I. Marconi, vmarconi@famaf.unc.edu.ar
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MIÉRCOLES 3, 14:30 - 15:30
Materia de monopolos en sistemas tipo hielo de spin
Rodolfo A. BORZI
CONSEJO NACIONAL DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS Y TÉCNICAS / INSTITUTO DE FÍSICA DE LÍQUIDOS Y SISTEMAS BIOLÓGICOS - UNLP. http://ri.conicet.gov.ar/author/3929
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Borzi Rodolfo Alberto,Guruciaga P C,Grigera S A,Slobinsky D ,Ferreyra M V,Cugliandolo L,Tarzia M
Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos, CONICET-UNLP
Instituto de Investigaciones Físicas De Mar De Plata, CONICET-UNMdP
Facultad Regional La Plata - Universidad Tecnológica Nacional
Université Pierre et Marie Curie, París, Francia
Los hielos de spin son sistemas magnéticos con frustración geométrica donde conviven varias analogías. Por un lado, asocian su nombre al del hielo convencional: la entropía residual (a temperatura cero) medida experimentalmente en Dy2Ti2O7 y Ho2Ti2O7 coincide aproximadamente con la calculada por Pauling para el agua en estado sólido. Por el otro, las excitaciones asociadas a ese estado fundamental múltiplemente degenerado se asemejan a cargas magnéticas (monopolos) interactuando entre sí mediante una ley de Coulomb. Estas excitaciones monopolares sólo pueden abandonar el sistema a través de sus paredes, o destruirse al combinarse con monopolos de carga opuesta. Como los vórtices en superconductores, los monopolos pueden pensarse como partículas interactuantes que pueden conformar nuevos estados (fluidos y sólidos) de la materia: la materia de monopolos.
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JUEVES 4, 9:30 - 10:30
Comportamientos colectivos en procesos de Influencia Social: de modelos a análisis de datos
Pablo BALENZUELA
CONSEJO NACIONAL DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS Y TÉCNICAS / FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES - UBA. https://df.uba.ar/es/investigacion/investigadores/miembro/134-Pablo_Balenzuela
¿Si tu amigo se tira al río vos te tirás? ¿Y si se compra un teléfono inteligente, vos te lo comprás? ¿Y si opina a favor del gobierno, eso condiciona tu opinión? ¿Y si no fuera tu amigo, pero tiene argumentos convincentes? ¿Y si estas actitudes las toma un grupo de varios amigos? ¿Y si lo dice la televisión o el diario? Diseminación de opiniones, patrones de comportamientos o adopción de productos son ejemplos de fenómenos de contagio social donde los patrones colectivos emergen debido a decisiones interrelacionadas de un gran número de individuos. Aunque las elecciones son personales, no son totalmente independientes ya que se encuentran potencialmente determinadas por varios procesos tales como la influencia social, la homofilia o la información que llega de medios externos. En situaciones reales, diversos mecanismos de influencia entran en juego y se mezclan. Para entender la relevancia de estos mecanismos en la generación de estados colectivos debemos entender cómo se ponen en juego y cuál es la relación causa efecto que provoca cada uno cuando actúa por separado. En esta charla hablaré de los distintos esfuerzos con los cuales estamos encarando esta problemática, desde la formulación de modelos numéricos hasta el análisis de datos, mirando el problema a distintas escalas, enfocándonos en los procesos gobernados por intercambio de argumentos y en el rol de la influencia de los medios masivos de comunicación. Mediante estos estudios nos proponemos avanzar en el entendimiento de situaciones de discusiones grupales, en el análisis cuantitativo de la influencia de grandes medios o por ejemplo en la dinámica de opiniones relacionados con los movimientos anti-vacunas de pequeños grupos de personas.
Contacto: Pablo Balenzuela, balen@df.uba.ar
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JUEVES 4, 14:30 - 15:30
Más allá del desorden: el rol de las fluctuaciones en algunos problemas biológicos
Nara C. GUISONI
CONSEJO NACIONAL DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS Y TÉCNICAS / INSTITUTO DE FÍSICA DE LÍQUIDOS Y SISTEMAS BIOLÓGICOS -UNLP.
En biología hay muchos procesos extremadamente robustos que ocurren en un ambiente donde las fluctuaciones son muy importantes. Así, durante el desarrollo de nuevos individuos un proceso iniciado con una única célula es capaz de generar, por división y diferenciación celular, un organismo completo con precisión increíble. Estos procesos ocurren en la escala mesoscópica y las fluctuaciones se deben al pequeño número de moléculas involucradas y a la heterogeneidad de las poblaciones celulares. En este sentido nos podemos preguntar: ¿cómo conciliar la reproducibilidad que caracteriza la vida misma con el ruido que es intrínseco a los sistemas vivos? o ¿cuál es el papel de la estocasticidad en los procesos biológicos? Y podemos ir aun más lejos: ¿pueden los sistemas biológicos utilizar las fluctuaciones como mecanismo para generar patrones espacio-temporales? Para responder a estas preguntas, los invito a recorrer un camino por el modelado de diferentes problemas biológicos: la diferenciación celular, la dinámica del calcio intracelular y las oscilaciones en la expresión génica. ¡La idea es ver de qué forma las herramientas de la física nos pueden ayudar a poner un poco de orden!
Contacto: Nara Guisoni, naraguisoni@gmail.com
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VIERNES 5, 10:00 - 10:55
Estocasticidad y reproducibilidad en la transmisión de información celular.
Silvina PONCE DAWSON
CONSEJO NACIONAL DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS Y TÉCNICAS / IINSTITUTO DE FISICA DE BUENOS AIRES / DEPARTAMENTO DE FÍSICA - UBA. http://users.df.uba.ar/silvina/
Para poder vivir todos los organismos vivos necesitan intercambiar información con el medio que los rodea. Esto ocurre a todos los niveles, desde las células hasta los organismos más complejos. La transmisión de información en células habitualmente involucra cambios en la concentración de sustancias en el entorno. Estos cambios son sensados por receptores ubicados en la membrana plasmática capaces de ligar dichas sustancias y, al hacerlo, inducir otros cambios dentro de las células. El proceso de ligadura es muy estocástico. Sin embargo las células son capaces de generar respuestas que son bastante reproducibles. ¿Cómo lo hacen? En esta charla discutiré dos ejemplos. Por un lado, uno vinculado al desarrollo del eje antero-posterior en embriones de mosca en el que el promediado temporal hace que sitios individuales en el ADN puedan leer concentraciones del bulk con gran precisión. Por el otro, el caso de las señales intracelulares de calcio donde la apertura estocástica de canales que permiten el paso del calcio desde distintos reservorios al citosol da lugar a pulsos que se repiten con un cierto tiempo medio entre ellos y en el que el control del calcio acumulado en el citosol permite a las células regular la variabilidad en el tiempo entre pulsos.
Contacto: Silvina Ponce Dawson, silvina@df.uba.ar