Simulating the decentralized processes of the human immune system in a virtual anatomy model
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Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Many physiological processes within the human body can be perceived and modeled as large systems of interacting particles or swarming agents. The complex processes of the human immune system prove to be challenging to capture and illustrate without proper reference to the spatial distribution of immune-related organs and systems. Our work focuses on physical aspects of immune system processes, which we implement through swarms of agents. This is our first prototype for integrating different immune processes into one comprehensive virtual physiology simulation. RESULTS: Using agent-based methodology and a 3-dimensional modeling and visualization environment (LINDSAY Composer), we present an agent-based simulation of the decentralized processes in the human immune system. The agents in our model - such as immune cells, viruses and cytokines - interact through simulated physics in two different, compartmentalized and decentralized 3-dimensional environments namely, (1) within the tissue and (2) inside a lymph node. While the two environments are separated and perform their computations asynchronously, an abstract form of communication is allowed in order to replicate the exchange, transportation and interaction of immune system agents between these sites. The distribution of simulated processes, that can communicate across multiple, local CPUs or through a network of machines, provides a starting point to build decentralized systems that replicate larger-scale processes within the human body, thus creating integrated simulations with other physiological systems, such as the circulatory, endocrine, or nervous system. Ultimately, this system integration across scales is our goal for the LINDSAY Virtual Human project. CONCLUSIONS: Our current immune system simulations extend our previous work on agent-based simulations by introducing advanced visualizations within the context of a virtual human anatomy model. We also demonstrate how to distribute a collection of connected simulations over a network of computers. As a future endeavour, we plan to use parameter tuning techniques on our model to further enhance its biological credibility. We consider these in silico experiments and their associated modeling and optimization techniques as essential components in further enhancing our capabilities of simulating a whole-body, decentralized immune system, to be used both for medical education and research as well as for virtual studies in immunoinformatics.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle