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    Impacto da Doen?a de Alzheimer sobre Diferentes Topologias de Astr?citos em um Sistema de Comunica??o Molecular

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    A Internet das Bio Nano-Coisas ? um novo paradigma que visa proporcionar novas t?cnicas remotamente controladas de detec??o e atua??o dentro do corpo humano. Para o desenvolvimento desse paradigma, ? necess?rio que sejam modelados e investigados modelos capazes de conduzir a uma melhor compreens?o e uma detec??o precoce de doen?as. A doen?a de Alzheimer ? uma doen?a neuro degenerativa cr?nica que causa perda de mem?ria e n?o tem cura, sendo desenvolvida pelo ac?mulo de placas do pept?dio -amil?ide. Essa doen?a causa s?rios danos em neur?nios e tamb?m em c?lulas da glia, como os astr?citos. Por esse motivo, o presente trabalho investiga o efeito das placas de amil?ide em astr?citos com doen?a de Alzheimer. Para tal, foi desenvolvido um modelo computacional para a simula??o de um sistema de comunica??o molecular baseado na sinaliza??o de Ca2+, composto de astr?citos saud?veis e, tamb?m, de astr?citos acometidos pela Doen?a de Alzheimer. O simulador foi constru?do a partir de modelos matem?ticos concebidos por meio de resultados experimentais, os quais levam em considera??o a din?mica intracelular do astr?cito, a din?mica do IP3, as jun??es comunicantes, os canais de c?lcio controlados por tens?o e o volume dos astr?citos. O simulador implementado tamb?m leva em considera??o as diferentes topologias de redes de astr?citos, incluindo a rede de Grau Regular, rede de Raio de Liga??o, rede de Atalho e a rede Erd?s-R?nyi. Um resolvedor estoc?stico proposto em v?rias escalas captura a rela??o entre as rea??es intracelulares e intercelulares. Com isso, foram avaliadas algumas m?tricas que s?o capazes de avaliar o desempenho deste sistema de comunica??o, a saber, a extens?o de propaga??o, o atraso molecular, o ganho de canal, a capacidade do canal e o ru?do da comunica??o. Os resultados revelam que as oscila??es mais inst?veis, mas ao mesmo tempo mais baixas, das redes de astr?citos sob a influ?ncia da Doen?a de Alzheimer podem criar um efeito em v?rias escalas na comunica??o entre astr?citos com o maior atraso molecular, maior ru?do na comunica??o, menor ganho de canal e menor capacidade de canal em compara??o com astr?citos saud?veis.IFP

    A theoretical modeling and analysis of communication via heat flow at nanoscale

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    Nanonetworks constructed by interconnecting nanodevices using wireless communication allow the nanodevices to perform more complex functions by means of cooperation between them. For the first time in the literature, a novel and physically realizable nanoscale communication technique is introduced: Nanoscale Heat Communication (NHC) in which the heat transfer is used for communication at the nanoscale. The transmitted information is encoded in temperature signals using Magneto-Caloric Effect (MCE) which is the change in temperature of a magnetic material exposed to a varying magnetic field. Thermal energy emitted or absorbed by a transmitter nanodevice is subject to the laws of thermal diffusion which changes the temperature of the communication medium. The transmitted information is decoded by a receiver nanodevice that senses the temperature variations. Using information theoretical analysis, a closed-form expression for the channel capacity is obtained. According to the performance evaluation of the channel capacity, NHC provides a significantly higher capacity communication compared with the existing molecular communication techniques. Therefore, NHC stands as a promising solution to nanoscale communication between nanomachines based on its channel capacity performance, advantages, and possible applications for the emerging field of nanonetworks
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