Модель SimBiology ® состоит из набора выражений (реакций, дифференциальных уравнений, дискретных событий), которые вместе описывают динамику биологической системы. Выражения записываются в терминах величин (отсеки, виды, параметры), которые также перечисляются в модели.
В SimBiology существует четыре различных типа выражений:
Реакции
Правила
События
Observables
Реакция описывает процесс, такой как процесс трансформации, переноса или связывания/несвязывания между реагентами и продуктами.
Примеры реакций включают:
Creatine + ATP <-> ADP + phosphocreatine cytoplasm.speciesA -> nucleus.speciesA
Правило - это класс математических выражений, которые включают дифференциальные уравнения, начальные назначения, повторные назначения и алгебраические ограничения.
Например, можно использовать правило для:
Укажите значения для компонентов модели, которые необходимы для сравнения с экспериментальными данными. Например, укажите активную фракцию общего белка.
Назначьте значения компонентам модели на основе значений других компонентов модели. Например, определите значение параметра как пропорциональное виду или другому параметру.
Определите уравнения баланса массы.
Для видов используют правила скорости в качестве альтернативы выражению дифференциальной скорости, генерируемому реакциями.
Событие описывает мгновенное изменение значения количества (отсек, вид, параметр). Дискретный переход происходит, когда заданное пользователем условие становится истинным. Условием может быть определенное время или определенное не зависящее от времени условие.
Например, можно использовать событие для:
Активировать или деактивировать определенные виды (активаторы или ингибиторы).
Изменение значения параметра на основе внешних сигналов.
Изменение скоростей реакции в ответ на добавление или удаление разновидности.
Реплицировать экспериментальные условия, такие как добавление или удаление активирующего агента (такого как лекарственное средство) в или из образца.
Один Observable - математическое выражение, позволяющее выполнять вычисления после моделирования. Например, можно использовать наблюдаемый объект для:
Вычислите некоторые статистические данные, такие как площадь под кривой (AUC) профиля концентрации лекарственного средства.
Вычисляют долю лиганда, который связан с рецептором на каждом временном этапе.
Можно также использовать наблюдаемый в качестве ответа при моделировании, подборе данных и анализе глобальной чувствительности.
SimBiology использует три типа величин в моделях:
Отделения
Разновидности
Параметры
Отсек определяет физически ограниченную область, содержащую виды. Отделение характеризуется емкостью, выраженной в виде объема, площади или длины. Отсек может также содержать другие отсеки, что добавляет модели иерархию. Например, отсек с именем cytoplasm может содержать отсек с именем nucleus, тем самым разделяя виды в зависимости от их местоположения.
Вид характеризует состояние биологической системы, представляя количество (или концентрацию), присутствующее в системе для этого объекта. Примерами видов являются: DNA, ATP, и creatine. Количества (или концентрации) видов варьируются во время моделирования в результате их участия в реакциях, дифференциальных уравнениях и событиях. Поэтому виды представляют динамическое состояние биологической системы.
Параметр - это величина, на которую ссылаются выражения. Обычно он остается постоянным во время моделирования. Например, параметры используются в качестве констант скорости в реакциях.
Можно настроить параметр для изменения во время моделирования. Это полезно, например, для моделирования изменения скорости реакции с учетом концентрации катализатора или изменения температуры.
Обратите внимание на следующие условия, налагаемые на количества в иерархии модели:
Модели должны содержать по крайней мере один отсек.
Отсек может содержать один или несколько отсеков.
Виды всегда содержатся в отсеке.
В SimBiology модели и их компоненты реализованы как объекты. Эти объекты имеют свойства и методы, которые можно использовать для доступа к ним и их настройки. Используйте get для перечисления значений свойств объекта. Используйте точечную нотацию для изменения значений свойств объекта.
Объекты SimBiology являются объектами обработки, что влияет на их поведение во время операций копирования. На объекты-дескрипторы ссылается их переменная-дескриптор, а копии переменных-дескрипторов ссылаются на один и тот же объект. Сведения о том, как обработка объектов влияет на операции копирования, см. в разделе Копирование объектов.