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Previous issue date: 2012-08-27 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Dois mecanismos são utilizados pelo Sistema Imunológico Humano (SIH) para defender
o organismo contra doenças causadas pelos mais distintos agentes patogênicos: o sistema
inato e o sistema adaptativo. O primeiro é composto por células e substâncias químicas
que utilizam um mecanismo genérico de defesa para prevenir ou limitar infecções
ocasionadas pela maioria dos patógenos. Já o segundo mecanismo é ativado pelo
primeiro, baseando-se na habilidade de reconhecer e de recordar agentes patogênicos
específicos, colaborando para a montagem de um ataque mais potente a cada vez que
o mesmo patógeno é encontrado. Apesar de ser muito estudado, muitas questões sobre o
funcionamento do SIH ainda estão em aberto em virtude de sua complexidade e do grande
número de interações, nos mais diversos níveis, entre seus distintos componentes. Neste
sentido, ferramentas computacionais podem se constituir em um poderoso ferramental
para auxiliar nas pesquisas sobre o tema. O presente trabalho está inserido neste escopo,
dividindo-se em duas partes. Na primeira parte, o trabalho apresenta os resultados de uma
análise de sensibilidade em um modelo matemático-computacional que simula a resposta
imunológica inata ao lipopolissacarídeo (LPS), com o objetivo de encontrar os parâmetros
mais sensíveis deste modelo. Além disto, a segunda parte do trabalho propõe uma
adaptação do modelo original para um modelo tridimensional. As simulações realizadas
nas duas partes do trabalho mostraram-se computacionalmente caras, demandando longos
períodos de tempo para serem concluídas. Assim, GPGPUs (General Purpose Graphics
Processing Units) foram utilizadas para reduzir os tempos de execução. O uso de GPGPUs
permitiu que acelerações de 276 vezes para a análise de sensibilidade massiva e de 87 vezes
para a computação do modelo em três dimensões fossem obtidas. / Two mechanisms are used by the Humman Immune System (HIS) to protect the body
against diseases caused by distinct pathogens: the innate and the adaptive immune
system. The first one is composed of cells and chemicals that use a generic mechanism of
defense to prevent or limit infections caused by most pathogens. The second mechanism is
activated by the first one. It has the ability to recognize and remember specific pathogens,
contributing to the assembly of a more powerful attack each time the same pathogen is
encountered again. Despite being widely studied, many questions about the functioning of
the HIS are still open because of its complexity and the large number of interactions of its
components on distinct levels. In this sense, computational tools are a powerful instrument
to assist researchers on this field of study. This work is inserted in this scope and it is split
into two parts. In the first part, this work presents the results of a sensitivity analysis
on a mathematical-computational model that simulates the innate immune response to
lipopolysaccharide (LPS). The main objective of the sensitivity analysis was to find the
most sensitive parameters of the mathematical model. The second part of this work
proposes the extension of the original model to a three-dimensional one. The simulations
in the two parts of the work proved to be computationally expensive, requiring long
periods of time to complete. Thus, GPGPUs (General Purpose Graphics Processing
Units) were used to reduce execution times. The use of GPGPUs allowed speedups of 276
times for sensitivity analysis, when compared to the sequential one, and of 87 times for
computations using the three dimensions model.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/3520 |
| Date | 27 August 2012 |
| Creators | Rocha, Pedro Augusto Ferreira |
| Contributors | Lobosco, Marcelo, Santos, Rodrigo Weber dos, Vianna, Gizelle Kupac, Bastos, Flávia de Souza |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional, UFJF, Brasil, ICE – Instituto de Ciências Exatas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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