32、呼吸系统控制机制的计算建模研究

呼吸系统控制机制的计算建模研究

1. 从静息到适度运动的呼吸阶段特征

从静息状态到适度运动，呼吸变化呈现三个阶段：
- 第一阶段：通常因神经机制导致通气量突然增加。
- 第二阶段：通气量呈逐渐且指数式增长。
- 第三阶段：通气量稳定至单一稳态。

不过，关于其中涉及的反馈机制仍存在争议。

2. 计算机建模的其他研究方向

2.1 生物系统的特点与计算建模的作用

生物医学系统，尤其是生物系统，其强耦合组件的异质性是显著特征。计算建模是整合知识、提供全局分析系统机制的有力工具。为实现这一目标，通过模块化抽象复杂性，包括分离功能和定义独立但紧密相连的组件，有多种方法可用于对不同生物组件进行建模。

2.2 多尺度建模的出现与概念

多尺度建模的出现是生物数据日益丰富的直接结果，它使计算模型的设计模式向多尺度和多层次方向发展。然而，多级建模和多尺度建模虽常被混用，但概念不同：
- 多级建模：可考虑多个层面（如组织、细胞、器官等）的动态过程。
- 多尺度建模：将多个不同的时间和空间尺度纳入单一模型，无论模型是否有多个层次。

通常，多个层次与多个时空尺度相符，模型还可能是多维的。

2.3 生物系统的空间和时间尺度

生物系统的不同空间尺度在相关研究中被分类，一般认为生物层次从基因、蛋白质、单个细胞、组织、器官、器官系统到生物体，还包括与环境的相互作用。同时，生物过程的时间尺度也需考虑，从基因调控的十分之几秒到端粒逐渐缩短的一生不等。

2.4 多尺度建模的考虑因素与现状