Dissertations / Theses on the topic 'Stochastic dynamics'
Create a spot-on reference in APA, MLA, Chicago, Harvard, and other styles
Consult the top 50 dissertations / theses for your research on the topic 'Stochastic dynamics.'
Next to every source in the list of references, there is an 'Add to bibliography' button. Press on it, and we will generate automatically the bibliographic reference to the chosen work in the citation style you need: APA, MLA, Harvard, Chicago, Vancouver, etc.
You can also download the full text of the academic publication as pdf and read online its abstract whenever available in the metadata.
Browse dissertations / theses on a wide variety of disciplines and organise your bibliography correctly.
Dean, David Stanley. "Stochastic dynamics." Thesis, University of Cambridge, 1993. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.318048.
Full textLythe, Grant David. "Stochastic slow-fast dynamics." Thesis, University of Cambridge, 1994. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.338108.
Full textRestrepo, Juan M., and Shankar Venkataramani. "Stochastic longshore current dynamics." ELSEVIER SCI LTD, 2016. http://hdl.handle.net/10150/621938.
Full textYilmaz, Bulent. "Stochastic Approach To Fusion Dynamics." Phd thesis, METU, 2007. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12608517/index.pdf.
Full textDe, Fabritiis Gianni. "Stochastic dynamics of mesoscopic fluids." Thesis, Queen Mary, University of London, 2002. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.268402.
Full textStocks, Nigel Geoffrey. "Experiments in stochastic nonlinear dynamics." Thesis, Lancaster University, 1990. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.315224.
Full textXie, Yan. "STOCHASTIC DYNAMICS OF GENE TRANSCRIPTION." UKnowledge, 2011. http://uknowledge.uky.edu/statistics_etds/2.
Full textNaylor, Sarah Louise. "Stochastic dynamics in periodic potentials." Thesis, University of Nottingham, 2006. http://eprints.nottingham.ac.uk/10179/.
Full textHerbert, Julian Richard. "Stochastic processes for parasite dynamics." Thesis, University College London (University of London), 1999. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.368164.
Full textGriffin, T. C. L. "Dynamics of stochastic nonsmooth systems." Thesis, University of Bristol, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.411095.
Full textSwinburne, Thomas. "Stochastic dynamics of crystal defects." Thesis, Imperial College London, 2014. http://hdl.handle.net/10044/1/24878.
Full textZhitlukhin, Mikhail Valentinovich. "Stochastic dynamics of financial markets." Thesis, University of Manchester, 2014. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/stochastic-dynamics-of-financial-markets(4eb80d2a-e90a-4ab0-b9e2-ad930c8a4d94).html.
Full textSato, Kenji. "Stochastic and Pseudostochastic Economic Dynamics." Kyoto University, 2012. http://hdl.handle.net/2433/157505.
Full textSiriwardena, Pathiranage Lochana Pabakara. "STOCHASTIC MODELS IN POPULATION DYNAMICS." OpenSIUC, 2014. https://opensiuc.lib.siu.edu/dissertations/908.
Full textAlmada, Monter Sergio Angel. "Scaling limit for the diffusion exit problem." Diss., Georgia Institute of Technology, 2011. http://hdl.handle.net/1853/39518.
Full textSehl, Mary Elizabeth. "Stochastic dynamics of cancer stem cells." Diss., Restricted to subscribing institutions, 2009. http://proquest.umi.com/pqdweb?did=2023755671&sid=1&Fmt=2&clientId=1564&RQT=309&VName=PQD.
Full textPerelló, Josep 1974. "Correlated Stochastic Dynamics in Financial Markets." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2001. http://hdl.handle.net/10803/1787.
Full textOption pricing is perhaps most complete problem. Until very recently, stochastic differential equations theory was solely applied to finance by mathematicians. The thesis reviews the theory of Black-Scholes and pays attention to questions that had not interested too much to the mathematicians but that are of importance from a physicist point of view. Among other things, thesis derives the so-called Black-Scholes option price following the rules used by physicists (Stratonovich). Mathematicians have been using Itô convention for deriving this price and thesis founds that both approaches are equivalent. Thesis also focus on the martingale option pricing which directly relates the stock probability density to the option price. The thesis optimizes the martingale method to implement it in cases where only the characteristic function is known.
The study of the correlations observed in markets conform the second block of the thesis. Good knowledge of correlations is essential to perform predictions. In this sense, two diffusive models are presented. First model proposes a market described by a singular two-dimensional process driven by an Ornstein-Uhlenbeck process where noise source is Gaussian and white. The model correctly describes the volatility as a function of time by considering the memory effects in the stock price changes. This model gives reason of the market inefficiencies due to the absence of liquidity or any other type of market interties. These correlations appear to have a a long range persistence in the option price and entails a remarkable influence in the risk due to holding an option. The second model is a stochastic volatility model. In this case, prices are described by a two-dimensional process with two Gaussian white noise sources and where volatility follows an Ornstein-Uhlenbeck process. Their statistical properties are studied and these describe most of the empirical market properties such as the leverage effect.
Li, Na. "Stochastic Models of Stock Market Dynamics." Thesis, Uppsala universitet, Analys och tillämpad matematik, 2010. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-144307.
Full textDobay, Maria Pamela. "Dynamics of stochastic membrane rupture events." Diss., lmu, 2012. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:19-154957.
Full textPerelló, Palou Josep. "Correlated Stochastic Dynamics in Financial Markets." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2001. http://hdl.handle.net/10803/1787.
Full textJatuviriyapornchai, Watthanan. "Population dynamics and stochastic particle systems." Thesis, University of Warwick, 2017. http://wrap.warwick.ac.uk/99427/.
Full textRidden, Sonya. "Stochastic models of stem cell dynamics." Thesis, University of Southampton, 2016. https://eprints.soton.ac.uk/401863/.
Full textFerreira, Brigham Marco Paulo. "Nonstationary Stochastic Dynamics of Neuronal Membranes." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066111/document.
Full textNeurons interact through their membrane potential that generally has a complex time evolution due to numerous irregular synaptic inputs received. This complex time evolution is best described in probabilistic terms due to this irregular or "noisy" activity. The time evolution of the membrane potential is therefore both stochastic and deterministic: it is stochastic since it is driven by random input arrival times, but also deterministic, since subjecting a biological neuron to the same sequence of input arrival times often results in very similar membrane potential traces. In this thesis, we investigated key statistical properties of a simplified neuron model under nonstationary input from other neurons that results in nonstationary evolution of membrane potential statistics. We considered a passive neuron model without spiking mechanism that is driven by input currents or conductances in the form of shot noise processes. Under such input, membrane potential fluctuations can be modeled as filtered shot noise currents or conductances. We analyzed the statistical properties of these filtered processes in the framework of Poisson Point Processes transformations. The key idea is to express filtered shot noise as a transformation of random input arrival times and to apply the properties of these transformations to derive its nonstationary statistics. Using this formalism we derive exact analytical expressions, and useful approximations, for the mean and joint cumulants of the filtered process in the general case of variable input rate. This work opens many perspectives for analyzing neurons under in vivo conditions, in the presence of intense and noisy synaptic inputs
Brett, Tobias Stefan. "Stochastic population dynamics with delay reactions." Thesis, University of Manchester, 2015. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/stochastic-population-dynamics-with-delay-reactions(61982a13-b969-4d8d-904b-21c289c813f2).html.
Full textChallenger, Joseph Daniel. "The stochastic dynamics of biochemical systems." Thesis, University of Manchester, 2013. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/the-stochastic-dynamics-of-biochemical-systems(bdc0634e-12d7-49c8-a587-041483c54498).html.
Full textConstable, George William Albert. "Fast timescales in stochastic population dynamics." Thesis, University of Manchester, 2014. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/fast-timescales-in-stochastic-population-dynamics(2e9cace8-e615-44ec-818e-26b96aaa6459).html.
Full textBlack, Andrew James. "The stochastic dynamics of epidemic models." Thesis, University of Manchester, 2010. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/the-stochastic-dynamics-of-epidemic-models(196cf4a1-2db2-4696-bc64-64fb28cb0b7d).html.
Full textOrr, Genevieve Beth. "Dynamics and algorithms for stochastic search /." Full text open access at:, 1995. http://content.ohsu.edu/u?/etd,197.
Full textGarofalo, Marco. "Dynamics of numerical stochastic perturbation theory." Thesis, University of Edinburgh, 2018. http://hdl.handle.net/1842/31086.
Full textRué, Queralt Pau. "Transient and stochastic dynamics in cellular processes." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2013. http://hdl.handle.net/10803/128333.
Full textEn aquesta Tesi s’estudien diferents processos intracel·lulars i de poblacions cel·lulars regits per dinàmica estocàstica i no lineal. El problemes biològics tractats graviten al voltant el concepte de dinàmica transitòria i de relaxació d’un estat dinàmic pertorbat a l’estat estacionari. En aquest sentit, en tots els processos estudiats, les fluctuacions estocàstiques, presents intrínsecament o aplicades de forma externa, hi tenen un paper constructiu, ja sigui empenyent els sistemes fora de l’equilibri, interferint amb les lleis deterministes subjacents, o establint els nivells d’heterogeneïtat necessaris. La primera part de la Tesi es dedica a l’estudi de processos cel·lulars transitoris regulats genèticament. En ella analitzem des d’un punt de vista teòric tres circuits genètics de control de polsos excitables i, contràriament al que s’havia especulat anteriorment, establim que tots ells poden treballar en dos tipus de règim excitable. Analitzem també com, en presència de soroll molecular, aquests circuits excitables poden generar polsos periòdics i multimodals degut a la combinació de dos fenòmens induïts per soroll: l’estabilització estocàstica d’estats inestables i la ressonància de coherència. D’altra banda, estudiem com un mecanisme genètic excitable pot ser el responsable de regular a nivell transcripcional les fluctuacions que s’observen experimentalment en alguns factors de pluripotència en cèl·lules mare embrionàries. En l’embrió, la pluripotència és un estat cel·lular transitori i la sortida de les cèl·lules d’aquest sembla que està associada a fluctuacions transcripcionals. En relació al control de la pluripotència, presentem també un nou mecanisme basat en la regulació post-traduccional d’un petit conjunt de 4 factors de pluripotència. El model teòric proposat, basat en la formació de complexos entre els diferents factors de pluripotència, l’hem validat mitjançant experiments quantitatius en cèl·lules individuals. El model postula que l’estat de pluripotència no depèn dels nivells cel·lulars d’un únic factor, sinó d’un equilibri de correlacions entre diverses proteïnes. A més, prediu el fenotip de cèl·lules mutants i suggereix que la funció reguladora de les interaccions entre les quatre proteïnes és la d’esmorteir l’activitat transcripcional d’Oct4, un dels principals factors de pluripotència. En el segon apartat de la Tesi estudiem el comportament d’una xarxa computacional de senyalització cel·lular de fibroblast humà en presència de senyals externs fluctuants i cíclics. Els resultats obtinguts mostren que la xarxa respon de forma no trivial a les fluctuacions ambientals, fins i tot en presència d’una senyal externa. Diferents nivells de soroll permeten modular la resposta de la xarxa, mitjançant la selecció de rutes alternatives de transmissió de la informació. Finalment, estudiem la dinàmica de poblacions cel·lulars durant la formació de biofilms, pel·lícules arrugades d’aglomerats de bacteris que conformen un dels exemples més simples d’estructures multicel·lulars autoorganitzades. En aquesta Tesi presentem un model espai-temporal de creixement i mort cel·lular motivat per l’evidència experimental sobre l’aparició de patrons de mort massiva de bacteris previs a la formació de les arrugues dels biofilms. Aquests patrons localitzats concentren les forces mecàniques durant l’expansió del biofilm i inicien la formació de les arrugues característiques. En aquest sentit, el model proposat explica com es formen els patrons de mort a partir dels canvis de mobilitat dels bacteris deguts a la producció de matriu extracel·lular combinats amb un creixement espacialment heterogeni. Una important predicció del model és que la producció de matriu és un procés clau per a l’aparició dels patrons i, per tant de les arrugues. En aquest aspecte, els nostres resultats experimentals en bacteris mutants que no produeixen components essencials de la matriu, confirmen les prediccions.
Erdmann, Thorsten. "Stochastic dynamics of adhesion clusters under force." Phd thesis, [S.l.] : [s.n.], 2005. http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=97610492X.
Full textMartí, Ortega Daniel. "Neural stochastic dynamics of perceptual decision making." Doctoral thesis, Universitat Pompeu Fabra, 2008. http://hdl.handle.net/10803/7552.
Full textComputational models based on large-scale, neurobiologically-inspired networks describe the decision-related activity observed in some cortical areas as a transition between attractors of the cortical network. Stimulation induces a change in the attractor configuration and drives the system out from its initial resting attractor to one of the existing attractors associated with the categorical choices. The noise present in the system renders transitions random. We show that there exist two qualitatively different mechanisms for decision, each with distinctive psychophysical signatures. The decision mechanism arising at low inputs, entirely driven by noise, leads to skewed distributions of decision times, with a mean governed by the amplitude of the noise. Moreover, both decision times and performances are monotonically decreasing functions of the overall external stimulation. We also propose two methods, one based on the macroscopic approximation and one based on center manifold theory, to simplify the description of multistable stochastic neural systems.
Dammer, Stephan M. "Stochastic many-particle systems with irreversible dynamics." [S.l. : s.n.], 2004. http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=974953334.
Full textDammer, Stephan Markus. "Stochastic many-particle systems with irreversible dynamics." Gerhard-Mercator-Universitaet Duisburg, 2005. http://www.ub.uni-duisburg.de/ETD-db/theses/available/duett-01282005-115619/.
Full textSulstarova, Astrit. "Sovereign debt dynamics in a stochastic environment /." Genève : Inst. Univ. de Hautes Etudes Internat, 2008. http://www.gbv.de/dms/zbw/569461138.pdf.
Full textMeadows, Brian K. "Spatiotemporal dynamics of stochastic and chaotic arrays." Diss., Georgia Institute of Technology, 1998. http://hdl.handle.net/1853/30747.
Full textLiang, Gechun. "A functional approach to backward stochastic dynamics." Thesis, University of Oxford, 2010. http://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:afb9af6f-c79c-4204-838d-2a4872c1c796.
Full textMitrovic, Djordje. "Stochastic optimal control with learned dynamics models." Thesis, University of Edinburgh, 2011. http://hdl.handle.net/1842/4783.
Full textRODRIGUEZ, CARLOS ENRIQUE OLIVARES. "EFFECTIVE STOCHASTIC DYNAMICS OF SIMPLIFIED PROTEIN SEQUENCES." PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO, 2013. http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=23611@1.
Full textCONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO
As proteínas e outros peptídeos são cadeias de aminoácidos que desempenham funções biológicas específicas dentro de um organismo. A funcionalidade dessas estruturas depende da sua organização tridimensional, portanto é importante determinar quais são os fatores que controlam o bom enovelamento. Se a sequência é conhecida em principio poder-se-ia predizer sua estrutura 3D mediante uma dinâmica molecular de todos os átomos da sequência e das moléculas de água circundantes, mas é claro que esse tipo de simulação é inviável com os recursos computacionais atuais. Alternativamente, consideramos modelos simplificados que levem em conta somente as características principais de cada monômero e das partículas do meio. Efetuamos simulações de dinâmica molecular, considerando interações do tipo Lennard Jones entre monômeros (distinguindo entre monômeros polares e hidrofóbicos) e adicionalmente incorporando uma força estocástica (Langevin) para complementar a influência do meio aquoso. Consideramos diversas sequências lineares, simétricas e de comprimento fixo, evoluindo no espaço bi ou tridimensional. Como resultado destas simulações, podemos descrever a evolução temporal no espaço de conformações mediante variáveis efetivas ou coordenadas de reação, tais como o raio de giro, a distância entre as extremidades ou o número de contatos entre monômeros não ligados. Da análise das séries temporais dessas variáveis efetivas, extraímos os coeficientes que permitem construir seja a equação diferencial estocástica do movimento das variáveis efetivas ou a equação de Fokker-Planck associada. Estas equações para um número reduzido de graus de liberdade permitem, em princípio, obter informações sobre mudanças conformacionais, difíceis de acessar na descrição completa no espaço de fases original, de alta dimensionalidade. Discutimos as vantagens e limitações desta abordagem.
Proteins and other peptides are aminoacid chains that perform specific biological functions within an organism. The functionality of these structures depends on their three-dimensional organization, so it is important to determine what are the factors that control the proper folding. If the sequence is known, in principle it would be possible to predict its 3D structure by means of molecular dynamics of all atoms of the sequence and the surrounding water molecules, but it is clear that this type of simulation is not feasible with the current computational resources. Alternatively, we consider simplified models that take into account only the main characteristics of each monomer and the particles of the medium. We have performed molecular dynamics simulations, considering the LennardJones-like interactions between monomers (distinguishing between polar and hydrophobic monomers) and additionally incorporating a stochastic (Langevin) force to complement the influence of the aqueous medium. We considered several linear sequences, symmetric, with fixed-length, evolving in the tri or bi-dimensional space. As a result of these simulations, we can describe the temporal evolution in the space of conformations through effective variables or reaction coordinates, such as gyration radius, distance between ends or number of contacts between unbound monomers. From the analysis of the time series of the effective variables, we extract the coefficients that allow to build the stochastic differential equation of motion of the effective variables or its associated Fokker-Planck equation. These equations for a limited number of degrees of freedom provide, in principle, information on conformational changes, which are difficult to access in the description of the original, high dimensional, phase. We discuss the advantages and limitations of this approach.
Geffert, Paul Matthias. "Nonequilibrium dynamics of piecewise-smooth stochastic systems." Thesis, Queen Mary, University of London, 2018. http://qmro.qmul.ac.uk/xmlui/handle/123456789/46783.
Full textVon, Gottberg friedrich K. (Friedrich Klemens). "Stochastic dynamics simulations of surfactant self-assembly." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1997. http://hdl.handle.net/1721.1/42642.
Full textCao, Jiarui. "Dynamics of condensation in stochastic particle systems." Thesis, University of Warwick, 2016. http://wrap.warwick.ac.uk/77674/.
Full textDickson, Scott M. "Stochastic neural network dynamics : synchronisation and control." Thesis, Loughborough University, 2014. https://dspace.lboro.ac.uk/2134/16508.
Full textShen, Tongye. "Fluctuations and stochastic dynamics in molecular biophysics /." Diss., Connect to a 24 p. preview or request complete full text in PDF format. Access restricted to UC campuses, 2002. http://wwwlib.umi.com/cr/ucsd/fullcit?p3061634.
Full textDay, Mark Stephen. "Stochastic modelling of lymphocyte dynamics and interactions." Thesis, University of Leeds, 2013. http://etheses.whiterose.ac.uk/5274/.
Full textBahar, Arifah. "Applications of stochastic differential equations and stochastic delay differential equations in population dynamics." Thesis, University of Strathclyde, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.415294.
Full textChen, Sheng. "Population dynamics of stochastic lattice Lotka-Volterra models." Diss., Virginia Tech, 2018. http://hdl.handle.net/10919/82038.
Full textPh. D.
Malagarriga, i. Guasch Daniel. "Stochastic and complex dynamics in mesoscopic brain networks." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2017. http://hdl.handle.net/10803/404298.
Full textL'objectiu d'aquesta Tesi és aprofundir en la comprensió dels mecanismes responsables de la generació de dinàmica complexa i estocàstica, així com de fenòmens emergents, en el cervell humà. Estudiem la fenomenologia característica de l'escala mesoscòpica, és a dir, aquella en la que la dinàmica característica ve donada per l'activitat de milers de neurones. En aquesta escala l'activitat síncrona de grans poblacions neuronals dóna lloc a un fenomen col·lectiu pel qual es produeixen oscil·lacions del seu potencial mitjà. Aquestes oscil·lacions poden ser fàcilment enregistrades mitjançant aparells d'electroencefalograma (EEG) o enregistradors de Potencials de Camp Local (LFP). En el Capítol 5 mostrem com la comunicació entre dos columnes corticals (estructures mesoscòpiques) pot ser conduïda de forma eficient per una xarxa neuronal microscòpica. De fet, emprem la sincronització de les dues columnes corticals per comprovar que s'ha establert una comunicació efectiva entre les tres estructures neuronals. Els resultats indiquen que hi ha règims dinàmics de la xarxa neuronal microscòpica que afavoreixen la correcta comunicació entre les columnes corticals: si la freqüència típica de LFP a la xarxa neuronal està al voltant dels 40Hz la sincronització entre les columnes corticals és més robusta que a una menor freqüència (10Hz). La topologia de la xarxa microscòpica també influeix en la comunicació, essent una estructura de tipus món petit (small-world) la que més afavoreix la sincronització. Finalment, la mediació de xarxa neuronal no pot ser substituïda per la mitjana de la seva activitat, és a dir, les propietats dinàmiques microscòpiques són imprescindibles per a la correcta transmissió d'informació entre totes les escales cerebrals. L'activitat elèctrica oscil·latòria cerebral ve donada en gran mesura per la interacció entre excitació i inhibició neuronal. En el Capítol 6 estudiem com grups de columnes corticals mostren patrons complexos d'excitació i inhibició segons quina sigui la seva topologia i d'acoblament. D'aquesta manera les columnes corticals se segreguen entre aquelles dominades per l'excitació i aquelles dominades per la inhibició, influint en les capacitats de sincronització de xarxes de columnes corticals. En el Capítol 7 estudiem un règim dinàmic segons el qual patrons complexos de sincronització apareixen espontàniament en xarxes d'oscil·ladors caòtics. Mostrem quines condicions s'han de donar en un conjunt de sistemes dinàmics acoblats per tal de mostrar heterogeneïtat en la sincronització, és a dir, coexistència de sincronitzacions. D'aquesta manera relacionem els nostres resultats amb el fenomen de sincronització complexa en el cervell. Finalment, en el Capítol 8 estudiem com el cervell computa i processa informació. La novetat aquí és l'ús que fem de la sincronització complexa de columnes corticals per tal d'implementar elements bàsics de computació Booleana. Mostrem com la sincronització parcial de les oscil·lacions cerebrals estableix un codi neuronal en termes de sincronització/no sincronització (1/0, respectivament) amb el qual totes les funcions Booleanes simples poden ésser implementades (AND, OR, XOR, etc). Mostrem, també, com emprant xarxes mesoscòpiques extenses les capacitats de computació creixen proporcionalment. Així funcions Booleanes complexes, com una memòria del tipus flip-flop, pot ésser construïda en termes d'estats de sincronització dinàmica d'oscil·lacions cerebrals.
Borowski, Peter. "Stochastic dynamics in olfactory signal transduction and development." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2006. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1159519135136-22697.
Full textDie Sinne der Tiere (und Menschen) dienen dazu, Informationen über die Aussenwelt in neuronale, ' interne' Information zu 'übersetzen'. Im Falle des Geruchssinns sind dies Informationen über die Art und Konzentration von Geruchsstoffen. In den letzten 15 Jahren wurden grosse Fortschritte im experimentellen Verständnis der ersten beiden Stufen des Geruchssinns gemacht, sowohl was die Signaltransduktion in den Zilien der Geruchszellen betrifft, als auch bezüglich der ersten 'Schaltstelle' im Gehirn, dem olfaktorischen Bulbus (sowie in der Verbindung dieser beiden Stufen). Die Entwicklung theoretischer Studien, die die experimentell gewonnenen Daten klassifizieren können, befindet sich dagegen erst am Anfang. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, zum theoretischen Verständnis dieser ersten beiden Stufen beizutragen. Die erste Verarbeitung der olfaktorischen Information, die olfaktorische Signaltransduktion, wird durch ein komplexes chemisches Netzwerk in den Sinneszellen bewerkstelligt. In dieser Dissertation werden Methoden der nichtlinearen Dynamik, kombiniert mit Netzwerktheorie (stöchiometrische Netzwerkanalyse) benutzt, um einen negativen Rückkopplungsmechanismus zu identifizieren, der einige in neuerer Zeit gewonnene experimentelle Ergebnisse erklären kann, u.a. Oszillationen der Kalziumkonzentration oder die Anpassung der Zelle an starke Reize. Bei dieser Rückkopplung handelt es sich um eine experimentell gut bestätigte Hemmung eines Kationenkanals durch den Kalziumkomplex des Proteins Calmodulin. Das Ergebnis der vier gekoppelten nichtlinearen deterministischen Differenzialgleichungen, die das dynamische Verhalten des Systems beschreiben, stimmt quantitativ mit experimentellen Daten überein. Eine Bifurkationsanalyse zeigt die Robustheit der oszillierenden Lösung gegenüber Veränderungen der verwendeten Parameter und macht Vorhersagen möglich, die als experimentelle Tests des vorgeschlagenen Mechanismus dienen können. Eine weitere Abstrahierung der oben beschriebenen Signaltransduktionseinheit führt zu einem stochastischen Zweiniveausystem mit negativer Rückkopplung, das nicht nur in Signalsystemen gefunden werden kann, sondern auch in anderen Bereichen der Zellbiologie. Im Gegensatz zu der oben beschriebenen, komplett deterministischen Beschreibung zeigt das hier betrachtete Modellsystem intrinsisches Rauschen. Der Einfluss der Rückkopplung auf das Rauschen sowie auf die Signalübertragungseigenschaften des Moduls werden detailliert analysiert, indem mit Hilfe verschiedener analytischer Methoden Mittelwerte, Korrelations- und Antwortfunktionen des Systems ausgerechnet werden. Diese Methoden habe alle gemein, dass das intrinsische Rauschen des Systems aus der Dynamik selbst berechnet wird und nicht ' von Hand' eingefügt wird. Um allgemeingültige Ausdrücke für die Mittelwerte zu bekommen, wird eine Mastergleichung aufgestellt und gelöst. Die Korrelations- und Antwortfunktionen werden für schwache Rückkopplung mit Hilfe einer Pfadintegralmethode ausgerechnet, und eine einfachere, selbstkonsistente Methode begrenzter Gültigkeit wird für mögliche Erweiterungen des Systems, z.B. die Berücksichtigung von Diffusion, entwickelt. Die Ergebnisse der verschiedenen analytischen Methoden werden miteinander und mit den Ergebnissen ausführlicher numerischer Simulationen verglichen. Die betrachteten Grössen ermöglichen Aussagen über die Qualität der Signaltransduktion dieses Moduls sowie über die positiven und negativen Effekte der Rückkopplung auf diese. Ein weiteres Beispiel für interessante und von stochastischen Effekten beeinflusste Dynamik findet man einen Schritt weiter in der olfaktorischen Signalverarbeitung: Die während der Entwicklung stattfindende Ausbildung der neuronalen Karte auf der Oberfläche des olfaktorischen Bulbus, der zweiten Stufe des olfaktorischen Systems. Die Dynamik dieser sehr komplexen biologischen Musterbildung wird mittels numerischer Simulationen untersucht, wobei der Schwerpunkt auf drei verschiedene Aspekte axonalen Wachstums gesetzt wird. Die Reaktion axonaler Wachstumskegel auf mögliche chemische Signalstoffe wird verschieden detailliert beschrieben. Es gibt deutliche experimentelle Hinweise auf Wechselwirkung zwischen Axonen, was in den Modellen auf verschiedene Arten implementiert wird. Schliesslich wird die Erneuerung der Axone betrachtet und im vielversprechendsten Modell, in dem viele Axone als wechselwirkende gerichtete random walkers simuliert werden, berücksichtigt und analysiert. Für jeden dieser drei Aspekte können entsprechende experimentelle Ergebnisse qualitativ reproduziert werden
Moix, Jeremy Michael. "Molecular Dynamics and Stochastic Simulations of Surface Diffusion." Diss., Georgia Institute of Technology, 2007. http://hdl.handle.net/1853/14580.
Full text