INANOE Repositorio (Inst- Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
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TRNGs para generación de secuencias muy largas
Full text linkEn esta tesis se diseñó e implementó un TRNG híbrido en la FPGA Xilinx Artix 7 xc7a35tcpg236-1 sobre la tarjeta de desarrollo Digilent Basys 3. Se utilizó un núcleo ERO-TRNG para generar una semilla de 64 bits que funciona como condición inicial para un mapa caótico bidimensional. Haciendo uso de la operación mod 256 se extraen 16 bits aleatorios por cada iteración del mapa. En este trabajo se presenta toda la teoría necesaria para comprender los generadores de números aleatorios, así como su clasificación, fuentes de aleatoriedad, parámetros de evaluación pruebas estadísticas y arquitecturas de núcleos TRNG específicas para FPGA. Se estudian brevemente las características principales de los mapas caóticos como puntos fijos, estabilidad lineal, diagramas de bifurcación y diagramas de cobwebs. Después se expone la metodología de diseño para implementar en FPGA el mapa caótico bidimensional y el núcleo ERO-TRNG utilizando el lenguaje de descripción de hardware VHDL. El mapa caótico se implementó utilizando aritmética de punto fijo de 64 bits, 3 bits para la parte entera, 60 bits para la fraccionaria y un bit de signo y para comprobar su funcionamiento se empleó un simulador desarrollado lenguaje C. Posteriormente se analizó el dominio de atracción del mapa para diferentes parámetros con el fin de poder seleccionar un rango en que las condiciones iniciales produzcan caos, por ultimó se utilizaron multiplicadores de una sola constante para reducir el uso de recursos. Utilizando diversos elementos digitales básicos y el núcleo ERO-TRNG se diseñó un generador de semillas de 64 bits que alimenta a las condiciones iniciales del mapa caótico. Finalmente, las secuencias binarias obtenidas por el TRNG híbrido se mandaron a una computadora utilizando el protocolo de comunicación RS232 y se analizaron con las pruebas estadísticas NIST SP 800-22
Diseño y optimización de antenas flexibles a 28GHz para aplicaciones 5G
Full text linkThe 5G technology plays a pivotal role in bolstering other emerging technologies such as Artificial Intelligence, Virtual and Augmented Reality, and, of course, the Internet of Things. In conjunction with the latter, it influences the development of key sectors including healthcare, agriculture, supply chains, and smart cities. Utilizing a combination of millimeter-wave and sub-6GHz frequencies, this technology doesn't aim to replace existing ones but rather offers a new option promising improved latency and high network capacity. This study presents a viable antenna that meets size and flexibility requirements, with parameters deemed suitable for integration into IoT devices. The patch dimensions measure 2.283mm x 1.537mm, yielding a total volume of 10 30 33. The antenna exhibits two resonance frequencies: the primary at 28 GHz with return losses of -38.01 dB, and the secondary at 43.8 GHz with 11 33 86 . Additional parameters include a bandwidth of 1,017.3 MHz, a gain of 5.83 dB, and a radiation efficiency of 80.78%, all evaluated at the resonance frequency of 28GHz. Although manufacturing proved unfeasible due to project dimensions surpassing the capabilities of INAOE laboratory machines, future work contemplates manufacturing the antenna at the integrated circuit level, allowing integration with signal processing systems. Despite this challenge, the proposed design exhibits competitive characteristics compared to those reported in the literature.La tecnología 5G desempeña un papel fundamental en el impulso de otras tecnologías emergentes como la Inteligencia Artificial, la Realidad Virtual y Aumentada, y el Internet de las Cosas. En conjunto con este último, influye en el desarrollo de sectores clave como la salud, agricultura, cadenas de suministro y ciudades inteligentes. Esta tecnología, que utiliza una combinación de frecuencias milimétricas y sub-6GHz, no busca reemplazar las existentes, sino ofrecer una nueva opción con promesas de mejor latencia y una capacidad de red elevada. Este trabajo presenta una antena viable que satisface requisitos de tamaño y flexibilidad, con parámetros aceptables para su integración en dispositivos de IoT, en específico para ser utilizados en aplicaciones de salud. Las dimensiones del parche son 2.283mm x 1.537mm, con un volumen total de 10.30 mm3. La antena posee dos frecuencias de resonancia: la principal a 28 GHz con pérdidas por retorno de -38.01 dB, y la segunda a 43.8 GHz con |11|=−33.86 dB . En términos adicionales, la antena tiene un ancho de banda de 1,017.3 MHz, una ganancia de 5.83 dB y una eficiencia de radiación del 80.78%, evaluados en la frecuencia de resonancia de 28GHz. Aunque la fabricación no fue posible debido a las dimensiones del proyecto que limitaron las máquinas del laboratorio del INAOE, se contempla en futuros trabajos la fabricación de la antena a nivel de circuito integrado, lo que permitiría su integración con el sistema de procesamiento de señales. A pesar de este desafío, el diseño propuesto muestra características competitivas con las reportadas en la literatura
Aprendizaje Automático para la Determinación de la Permitividad de los Líquidos de un Sensor en el Rango de Frecuencias de Microondas.
Full text linkThis study is focused on implementing Machine Learning techniques; three different models are proposed to predict the dielectric constant of the complex permittivity of some liquids; these models are Deep Learning, Artificial Neural Network and Support Vector Machine. The operation of a sensor is replicated employing simulation, this sensor operates in the microwave frequency range (0.5GHz-3.7GHz), formed by a pair of electrically coupled resonators and different liquids placed in containers, allowing to maintain very small quantities of the liquid on the sensor. The simulation of seven study liquids (acetone, castor oil, isopropyl, methyl hydrate, mineral oil, toluene and water) was performed, obtaining data for training the mentioned models. The experimental data were obtained through a vector network analyzer (VNA) and used in the testing stage for the machine learning models. Additionally, sensor analysis using the ANSYS HFSS® simulator was used to replicate the operation of a sensor to validate the proposed models for the prediction of the permittivity values of each of the liquids, so that we could observe the performance of the proposed systems.Este estudio está enfocado en la implementación de las técnicas de Aprendizaje Automático (Machine Learning) para predecir la constante dieléctrica de la permitividad compleja de algunos líquidos. Se usan tres técnicas de Aprendizaje Automático las cuales son: Aprendizaje profundo (Deep Learning), Red neuronal artificial (Artificial Neural Network) y Máquinas de soporte vectorial (Support Vector Machine). Se replica el funcionamiento de un sensor por medio de simulación, dicho sensor opera en el rango de frecuencias de las microondas (0.5GHz-3.7GHz), formado por un par de resonadores acoplados eléctricamente y diferentes líquidos puestos en contenedores, permitiendo mantener cantidades muy pequeñas de los líquido sobre el sensor. Los líquidos simulados bajo estudio son: acetona, aceite de ricino, isopropilo, hidrato de metilo, aceite mineral, tolueno y agua; de los cuales se obtuvieron datos para implementar los modelos mencionados. Por la parte de los datos experimentales, se obtuvieron por medio de un analizador de redes vectoriales (VNA, por sus siglas en ingles) y se utilizaron en la etapa de prueba para los modelos de aprendizaje automático. Para la simulación y análisis del sensor se uso el simulador ANSYS HFSS®, replicando el funcionamiento del sensor propuesto, validar los modelos propuestos, realizar la predicción de los valores de permitividad de cada uno de los líquidos y observar el desempeño de cada sistema propuesto
Estudio de Invariancia de Lorentz con el Observatorio de Rayos Gamma HAWC
Full text linkLa simetría de Lorentz es uno de los pilares de la física moderna; es la base de las dos teorías más exitosas que tenemos: la relatividad general y el modelo estándar de física de partículas elementales. Dada su importancia en física, hay que probar los límites donde la simetría funciona correctamente y hay razones para considerar la posibilidad de que dicha simetría no sea exacta; algunas teorías de la gravedad cuántica como: la teoría de cuerdas o la gravedad cuántica de bucles, tienen mecanismos que violan la simetría de Lorentz. Independientemente de la teoría básica, se puede estudiar el significado teórico y experimental de las violaciones de la invariancia de Lorentz, esto se ha logrado a través de teorías efectivas, el más famoso es el Modelo Estándar Extendido propuesto por Colladay y Kostelecký [119]. La gravedad puede causar la ruptura de la estructura del espacio-tiempo a pequeñas escalas, y esto puede afectar el concepto de propagación de partículas, lo que lleva a generar nuevas teorías que buscan encontrar y explicar dicha ruptura; uno de los candidatos son los gravitones. Los gravitones no son partículas que existen en el modelo estándar de partículas, pero aparecen en las teorías unificadoras y algunas tienen violación de la invarianza de Lorentz [136]. La limitante de la búsqueda de la violación de la invarianza de Lorentz en experimentos terrestres es la energía que pueden alcanzar los aceleradores de partículas; en las fuentes astronómicas se pueden acelerar partículas más allá de 1PeV y combinándolas con modelos que incluyen pequeñas modificaciones al espacio-tiempo se convierten en excelentes candidatas para buscar la violación de la invarianza de Lorentz. Suponiendo la violación de la invarianza de Lorentz la ecuación de dispersión debería cuantificar alguna modificación en los procesos cinemáticos conocidos. Estos cambios pueden afectar el recorrido de partículas desde fuentes astrofísicas hasta cualquier obserPage vatorio. Utilizando el observatorio HAWC se ha puesto a prueba la invarianza de Lorentz con diferentes pruebas como: dependencia de la energía del tiempo de llegada, cambio del umbral en producción de pares, decaimiento del fotón y división del fotón. Utilizando diferentes tipos de fuentes Galactica, y extragal acticas que emiten fotones de muy altas energías se va a poner a prueba la invarianza de Lorentz
Antena reconfigurable para aplicaciones en la banda de 28 GHz.
Full text linkEl avance de la tecnología ha permitido la fabricación de elementos electrónicos más compactos y con mejores capacidades conforme pasan los años, esto ha traído un incremento en gran medida en la cantidad de dispositivos móviles de comunicación inalámbrica con mejores capacidades de procesamiento por lo que requieren anchos de banda mayor para estar conectados, enviar y recibir información. Debido a la cantidad de estos dispositivos y a la gran necesidad de ancho de banda que exigen, el espectro actual asignado ya se encuentra saturado, por ello se buscan nuevas alternativas en el rango de ondas milimétricas gracias a la disponibilidad de espectro en estas frecuencias, debido a que aún no hay una cantidad significativa de dispositivos que operen en ondas milimétricas y al gran ancho de banda que se pueden obtener en las mismas. En este trabajo, se presenta la simulación de una antena receptora reconfigurable para aplicaciones en la banda de 28 GHz, se eligió esta banda de operación debido a que es una opción en ondas milimétricas muy factible en nuestro país por las características que presenta en la atmósfera por lo que también se plantea su uso en la tecnología 5G. Al igual que se optó porque fuera reconfigurable para así obtener un mejor ancho de banda en un tamaño más compacto. Para la simulación, optimización y la obtención de resultados se utilizó el software HFSS de ANSYS Electronics. Obteniendo una antena reconfigurable mediante la implementación de dos diodos con un ancho de banda de impedancia de 23.57 GHz a 30.69 GHz con un S11 ≤ −10 dB, una eficiencia de radiación mayor a 0.9333, una ganancia máxima de 8.5 dB, un rango de ajuste 6.77%, espectro total de 26.24% y una relación de sintonización de 1.3, todo en un diseño de 9x5x1.016 mm3.The advancement of technology has allowed the manufacture of more compact electronic elements and with better capacities as the years go by, this has brought a great increase in the number of mobile devices with better processing capacities, therefore requiring greater bandwidth. to stay connected, send and receive information. Due to the number of these devices and the great need for bandwidth they require, the currently assigned spectrum is already saturated, for this reason new alternatives are sought in the range of millimeter waves thanks to the availability of spectrum at these frequencies, due to to the fact that there are not yet a significant number of devices that operate on millimeter waves and the high bandwidth that can be obtained on it. In this work, the simulation of a reconfigurable receiving antenna for applications in the 28 GHz band is presented. This operating band was chosen because it is a very feasible option in millimeter waves in our country due to the characteristics it presents in the atmosphere so its use in 5G technology is also being considered. Just as it was decided to be reconfigurable in order to obtain better bandwidth in a more compact size. For simulation, optimization and obtaining results, the HFSS software from ANSYS Electronics was used. Obtaining a agile antenna through implementing 3 diodes with an impedance bandwidth of 23.57 dB to 30.69 dB with a S11 ≤ −10 dB, a radiation efficiency greater than 0.9333, a maximum gain of 8.5 dB, an tuning range 6.77%, total spectrum 26.24% and a tuning ratio of 1.3, all in a 9x5x1.016mm design
Self-Heating Effects on Nanometer SOI Transistors at High-Frequencies and Low Temperatures
Full text linkQuantum computing is a rapidly-emerging technology that harnesses the laws of quantum mechanics to solve problems too complex for classical computers. Most quantum systems require quantum bits, or qubits, to operate at temperatures close to absolute zero. Cryogenic conditions are required because thermal energy can excite vibrational motion that could disturb quantum computing operations. The increasing interest in quantum computing has resulted in new challenges, among them the need to maintain stable cryogenic temperature for the qubits and the surrounding circuitry. One of the problems with devices operating at low temperatures is the issue of self- heating. Therefore, understanding both experimentally and theoretically the problems of self-heating in devices used in quantum computing applications is necessary. This dissertation achieves this using the Monte Carlo methodology to solve the Boltzmann Transport Equation self-consistently coupled with Poisson’s equation. Self-Heating is accounted for via the solution of the energy balance equations for the acoustic and optical phonons using the outer Gummel loop. This generalized solver allows one to calculate both static and dynamic characteristics of the device structure of interest. In this work transport in 45nm technology node, SOI devices is investigated at both room temperature and cryogenic temperatures. A room temperature study was performed for the purpose of understanding the reliability and high-frequency operation of this SOI device structure. The reliability concerns can persist at low temperatures and could affect the operation of quantum computers fabricated using Self-Heating Effects on Nanometer SOI Transistors at High-Frequencies and Low Temperatures this technology node. Our simulations experiments at room temperature suggest that self-heating does not affect the dynamic operation of the SOI device of interest. S-parameters calculated using the isothermal and thermal solver are almost identical. The situation changes at low temperatures where self-heating has a significant impact on the device transfer and output characteristics. For example, for input powers of 35 mW the incremental temperature can be as large as 40 K for a device operated at a nominal temperature of 80 K. This is a significant temperature increase and must be accounted for when modeling devices at low temperatures
Diseño Óptico de Superficies de Forma Libre
Full text linkLa óptica de forma libre es una tecnología emergente que ha sido trascendental tanto para la óptica de imagen como para la óptica de no imagen (es decir, sistemas de formación de imagen y sistemas de iluminación). En los últimos años, a medida que los requisitos de diseño se vuelven más complejos, se ha vuelto una tendencia adoptar superficies de forma libre o asféricas complejas para satisfacer dichos requisitos. La aplicación de estas superficies en sistemas ópticos proporciona un mayor número de grados de libertad, lo que aumenta las variables disponibles para mejorar la capacidad de compensación de las aberraciones o la capacidad de distribución de un patrón de iluminación. Sin embargo, la complejidad de las superficies de forma libre (debido a que incluyen un mayor número de variables) aumenta la dificultad del diseño. Por lo tanto, en este trabajo se presenta un estudio exhaustivo de las superficies de forma libre, desde sus antecedentes hasta su definición, clasificación y las diferentes técnicas utilizadas para su diseño. Además, se presentan varios ejemplos de diseño de sistemas ópticos que incorporan superficies de forma libre, como sistemas de dos espejos con grandes aperturas para aplicaciones astronómicas; sistemas de tres espejos con campo amplio utilizados en aplicaciones aeroespaciales y objetivos de cámaras, sistemas de tres espejos para pantallas montadas en la cabeza en dispositivos de realidad virtual y realidad aumentada para aplicaciones en la industria, el entretenimiento, la educación y la medicina, y sistemas de cuatro espejos con campo amplio para aplicaciones de videovigilancia, por ejemplo, que funcionan en el infrarrojo. También se incluyen sistemas para la distribución de iluminación, como sistemas diseñados para cambiar la distribución Gaussiana de un láser a una distribución plana uniforme, que se utilizan principalmente en aplicaciones médicas.Freeform optics is an emerging technology that has been transcendental for imaging and non-imaging optics (i.e., imaging systems and illumination systems). In recent years, as design requirements have become more complex, it has been a trend that complex aspherical or freeform surfaces are adopted to meet those requirements. The application of these surfaces in optical systems provides a greater number of degrees of freedom, which increases available variables to enhance the ability to compensate for aberrations or improve the distribution capability of an illumination pattern. However, the complexity of freeform surfaces (due to the inclusion of a larger number of variables) increases the design difficulty. For this reason, this work presents a comprehensive study of freeform surfaces, from their background to their definition, their classification, and the different techniques used for their design. Additionally, several examples of optical system designs incorporating freeform surfaces are presented, such as two-mirror systems with large apertures for astronomical applications; wide-field three-mirror systems used in aerospace applications and camera objectives; three-mirror systems for head-mounted displays in virtual reality and augmented reality devices for applications in industry, entertainment, education, and medicine; and wide-field four-mirror systems for video surveillance applications, for example, operating in the infrared. Systems for lighting distribution are also included, such as systems designed to change the Gaussian distribution of a laser to a uniform flat distribution, primarily used in medical applications
Caracterización del campo ultra profundo de TolTEC a 1.1, 1.4 y 2.0 mm a través de simulaciones numéricas
No full texthe study of submillimeter galaxies (SMGs) is particularly important due to their contribution to the Cosmic Infrared Background (CIB), which in turn represents approximately 50 % of the background radiation emitted by extragalactic objects (Puget et al., 1996). These are galaxies with high star formation rates (SFR100 M/yr) at high redshifts (z>1), and 90 % of their infrared light is due to their large amounts of dust. The TolTEC camera is a 3-band imaging polarimeter and has been installed on the Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT). The TolTEC project will undertake a series of 10 Legacy Surveys. One of the first four of these is the Ultra Deep Survey (UDS) of galaxies, which aims to cover an area of 0.8 square degrees at 1.1 mm confusion limit. This master’s thesis presents the results of simulations and the subsequent re- duction of synthetic observations (using the TolTECA and Citlali packages) to characterize observations of deep fields under TolTEC/LMT conditions. The most recent cosmologically motivated galaxy catalog by Nava-Moreno et al. (2019) is used as input, which includes a simulation of the potentially observable population of Dusty Star Forming Galaxies (DSFGs) with TolTEC. Several simulations were performed during this work. These simulations include the observational effects of sky scanning, atmospheric (both variable and static) cleaning, and detector response. Thus, from the obtained scientific products, sources are extracted using the PyBDSF (Python Blob Detector and Source Finder) package to build the catalog of detected sources in the three observation bands. By comparing the input and output catalogs, the flux loss, false detection rate, positional uncertainties, radial errors and their expected distribution, the boosting factor, and an analysis of the completeness of the catalogs are estimated.El estudio de la población de galaxias sub-milimétricas (SMGs) es especialmente importante debido a su contribución al Fondo Cósmico Infrarojo (CIB), que a su vez representa ∼ 50 % de la luz de fondo radiada por objetos extragalácticos (Puget et al., 1996). Son galaxias con alta formación estelar (100 M /año) a altos corrimientos al rojo (z>1) y el 90 % de su luz en el infrarrojo se debe a sus grandes cantidades de polvo. En el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (GTM) ha sido instalada la cámara de continuo TolTEC, la cual cuenta con 7716 detectores y observa de forma simultanea en las bandas de 1.1, 1.4 y 2.0 milímetros. A la fecha se han aprobado 4 censos de legado, entre los cuales se encuentra el Censo Ultra Profundo (UDS, Ultra Deep Survey) de galaxias que espera cubrir un área de 0.8 grados cuadrados hasta el límite de confusión del telescopio en la banda de 1.1 mm. La combinación de TolTEC y el GTM permitirán censar el cielo con una resolución de 5 segundos de arco en la banda de 1.1 mm y una velocidad hasta 100 veces mayor de lo que el GTM era capaz de hacer con AzTEC. Esta tesis de maestría presenta los resultados de la simulación y posterior reducción de observaciones realizadas con TolTEC/GTM, utilizando los paquetes TolTECA y Citlali, diseñados específicamente para este instrumento. El objetivo es caracterizar las observaciones de campos profundos en las condiciones de TolTEC/GTM. Se usa como entrada el más reciente catálogo de galaxias de Nava-Moreno et al. (2019), el cual se generó a partir de una simulación cosmologicamente motivada de la población de galaxias polvorientas formadoras de estrellas (DSFGs, Dusty Star Forming Galaxies) potencialmente observables con TolTEC. Durante la realización de este trabajo, se llevaron a cabo varias simulaciones, sin embargo, se presentarán los resultados para cuatro de estas. Estas simulaciones incluyen los efectos observacionales de barrido del cielo, limpieza de la atmósfera (tanto variable como estática) y respuesta de los detectores
Diseño y optimización de antenas flexibles a 28GHz para aplicaciones 5G
Full text linkLa tecnología 5G desempeña un papel fundamental en el impulso de otras
tecnologías emergentes como la Inteligencia Artificial, la Realidad Virtual y
Aumentada, y el Internet de las Cosas. En conjunto con este último, influye
en el desarrollo de sectores clave como la salud, agricultura, cadenas de
suministro y ciudades inteligentes.
Esta tecnología, que utiliza una combinación de frecuencias milimétricas y
sub-6GHz, no busca reemplazar las existentes, sino ofrecer una nueva
opción con promesas de mejor latencia y una capacidad de red elevada. Este
trabajo presenta una antena viable que satisface requisitos de tamaño y
flexibilidad, con parámetros aceptables para su integración en dispositivos de
IoT, en específico para ser utilizados en aplicaciones de salud.
Las dimensiones del parche son 2.283mm x 1.537mm, con un volumen total
de 10.30 mm3
. La antena posee dos frecuencias de resonancia: la principal a
28 GHz con pérdidas por retorno de -38.01 dB, y la segunda a 43.8 GHz con
|S11| = −33.86 dB . En términos adicionales, la antena tiene un ancho de
banda de 1,017.3 MHz, una ganancia de 5.83 dB y una eficiencia de
radiación del 80.78%, evaluados en la frecuencia de resonancia de 28GHz.The 5G technology plays a pivotal role in bolstering other emerging technologies such as Artificial Intelligence, Virtual and Augmented Reality, and, of course, the Internet of Things. In conjunction with the latter, it influences the development of key sectors including healthcare, agriculture, supply chains, and smart cities. Utilizing a combination of millimeter-wave and sub-6GHz frequencies, this technology doesn't aim to replace existing ones but rather offers a new option promising improved latency and high network capacity. This study presents a viable antenna that meets size and flexibility requirements, with parameters deemed suitable for integration into IoT devices. The patch dimensions measure 2.283mm x 1.537mm, yielding a total volume of 10.30 mm3 . The antenna exhibits two resonance frequencies: the primary at 28 GHz with return losses of -38.01 dB, and the secondary at 43.8 GHz with |S11| = −33.86 dB. Additional parameters include a bandwidth of 1,017.3 MHz, a gain of 5.83 dB, and a radiation efficiency of 80.78%, all evaluated at the resonance frequency of 28GHz
Simulación de la dinámica del tráfico intracelular axonal bajo la influencia de la proteína tau.
Full text linkLas enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer son algunos de los problemas que afectan a un porcentaje considerable de la población mundial. Algunos estudios muestran que este tipo de afecciones son resultado de la presencia de un tipo de proteínas en el cerebro que presentan propiedades fisicoquímicas neurotóxicas para las funciones cerebrales. Estas proteínas son conocidas como proteínas asociadas a los microtúbulos (MAPs) y entre ellas la proteína tau está relacionada con la enfermedad de Alzheimer.
La proteína tau tiene la propiedad de regular la interacción de lo microtúbulos, de promover su ensamblaje y de regular el transporte de cargas producido por proteínas motoras. Sin embargo, cuando se presentan concentraciones anormales de proteína tau en las neuronas, se producen daños en el desarrollo de la dinámica de regulación y movimiento de proteínas motoras, lo que produce un daño en el tráfico intracelular que se desarrolla en axón de la neurona y por lo tanto posible daño cognitivo.
En este trabajo realizamos una serie de simulaciones de la dinámica del tráfico intracelular que se desarrolla en el axón de la neurona, considerando la presencia de concentraciones anormales de proteína tau con el fin de caracterizar su efecto en el desarrollo de las enfermedades neurodegenerativas.
Las simulaciones se desarrollan utilizando un modelo computacional basado en autómatas celulares que incorpora como pilar principal al modelo del Proceso de Exclusión Simple Totalmente Asimétrico con Cinética de Langmuir (TASEP-LK), el método de Monte Carlo y computo paralelo.
Como primer resultado obtuvimos una interpretación animada del movimiento de las proteínas motoras en un microtúbulo.Neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s disease affect a considerable percentage of the world’s population.
Some studies show that these types of conditions are the result of the presence of a type of protein in the brain that has properties neurotoxic physicochemicals for brain functions. These proteins are known as microtubule-associated proteins (MAPs) and among them the tau protein is related to Alzheimer’s disease.
The tau protein has the property of regulating the interaction of microtubules, promoting their assembly and regulating the transport of charges produced by motor proteins. However, when abnormal concentrations of tau protein are present in neurons, damage to the development of motor protein movement and regulation dynamics occurs, resulting in damage to intracellular trafficking that occurs in the neuron’s axon and therefore possible cognitive damage.
In this work we carry out a series of simulations of the dynamics of intracellular traffic that develops in the axon of the neuron, considering the presence of abnormal concentrations of tau protein in order to characterize its effect on the development of neurodegenerative diseases.
The simulations are developed using a computational model based on cellular automata that incorporates the model of the Totally Asymmetric Simple Exclusion Process with Langmuir Kinetics (TASEP-LK) as its main pillar, the Monte Carlo method and parallel computing.
As a first result, we obtained an animated interpretation of the movement of motor proteins