Membrna Celular

Universidade Federal de Juiz de Fora

Programa de Mestrado em Modelagem Computacional

Ajuste automático de modelos celulares apoiado por

Algoritmos Genéticos

Por

Rafael Sachetto Oliveira

JUIZ DE FORA, MG - BRASIL

AGOSTO DE 2008

AJUSTE AUTOMÁTICO DE MODELOS CELULARES APOIADO POR

ALGORITMOS GENÉTICOS

Rafael Sachetto Oliveira

DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM

MODELAGEM COMPUTACIONAL DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ

DE FORA COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A

OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS (M.SC.) EM MODELAGEM

COMPUTACIONAL.

Aprovada por:

Prof. Rodrigo Weber Dos Santos, D.Sc.

(Orientador)

Profa. Gizelle Kupac Vianna, D.Sc.

Prof. Renan Moritz Varnier R. de Almeida, Ph.D.

Prof. José Paulo Rodrigues F. de Mendonça, D.Sc.

Prof. Helio José Correa Barbosa, D.Sc.

JUIZ DE FORA, MG - BRASIL

AGOSTO DE 2008

Oliveira, Rafael Sachetto

Ajuste automático de modelos celulares apoiado por Algoritmos Genéticos/

Rafael Sachetto Oliveira; Orientador: Prof. Rodrigo Weber Dos Santos. --

2008.

82 f.

Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional)  Faculdade de

Engenharia Civil, Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora, 2008.

1. Engenharia biomédica. 2. Sistemas biológicos. 3. Algoritmos Genéticos.

4. Coração-Fisiologia. 5. Problemas inversos I. Santos, Rodrigo Weber

dos. II. Ajuste automático de modelos celulares apoiado por Algoritmos Genéticos

AGRADECIMENTOS

Meus sinceros agradecimentos a minha namorada Glenda pelo carinho, paciência,

compreensão e ajuda. Sempre ao meu lados nos momentos difíceis.

A minha família por ter apoiado toda a minha caminhada até este momento.

Agradeço também a meu orientador Rodrigo, por ter tido paciência innita com a

minha falta de paciência. Posso dizer que encontrei um amigo e um exemplo a ser

seguido, tanto pessoalmente quando prossionalmente.

Aos amigos do Fisiocomp: Fernando, Carolina, Vinícius, Daves, Ricardo, Caroline,

entre outros, com quem dividi excelentes momentos da minha vida universitária e

pessoal.

Aos amigos do dia-a-dia pela conança e cumplicidade.

Meus agradecimentos a todos os professores e alunos, que comigo, formaram a

primeira turma do Mestrado em Modelagem Computacional da Universidade

Federal de Juiz de Fora.

Também agradeço ao professor Edward Vigmond pelo apoio durante a minha

estadia no Canadá, bem como pelo conhecimento que adquiri com essa

oportunidade.

Por m, meus agradecimentos a todos aqueles que, direta ou indiretamente,

contribuíram para o desenvolvimento desse trabalho.

iii

Resumo da Dissertação apresentada à UFJF como parte dos requisitos necessários

para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)

AJUSTE AUTOMÁTICO DE MODELOS CELULARES APOIADO POR

ALGORITMOS GENÉTICOS

Rafael Sachetto Oliveira

Agosto/2008

Orientador : Rodrigo Weber Dos Santos

A modelagem da atividade elétrica do coração é de grande interesse médico cient

íco, pois possibilita uma melhor compreensão dos fenômenos biofísicos envolvidos

na atividade cardíaca, permite o desenvolvimento de novas técnicas de diagnóstico

e de novas drogas. Os modelos matemáticos atuais são normalmente baseados em

dados experimentais obtidos de um pequeno conjunto de células. Contudo, a caracter

ísticas elétricas das células variam ao longo do coração. Essa heterogeneidade

desempenha um papel essencial, porém gera diculdades à modelagem computacional.

Atualmente não existem modelos globais capazes de reproduzir a atividade

elétrica de diferentes células, mesmo que vizinhas.

Este trabalho tem como objetivo avaliar uma metodologia baseada em algoritmos

genéticos que visa ajustar automaticamente modelos existentes da eletrosiologia

celular a dados experimentais obtidos de uma célula ou de um conjunto de células

do coração. A metodologia proposta é implementada e avaliada por de diferentes

experimentos numéricos. Os modelos ajustados pelos Algoritmos Genéticos foram

capazes de reproduzir a atividade elétrica medida por diferentes experimentos invitro.

Além disso, os modelos gerados pelos Algoritmos Genéticos foram validados