presentaciones realizadas en las jornadas de modelamiento ...

PRESENTACIONES REALIZADAS EN LAS JORNADAS DE
MODELAMIENTO MATEMÁTICO EN BIOLOGÍA 2012
(9, 12 y 13 de enero, Facultad de Medicina, Universidad Diego Portales. Santiago, Chile)
CÁLCULO DE CONDICIONES NECESARIAS PARA LA ESTABILIDAD DEL CÓDIGO GENÉTICO.
Dino G. Salinas (dino.salinas@udp.cl). Facultad de Medicina, Universidad Diego Portales.
Resumen:
El código genético puede ser considerado como una función que asigna a cada uno de los
64 codones posibles un aminoácido estándar o una señal de término para la traducción.
Previamente se ha demostrado que, cuando hay un apareamiento erróneo entre uno de
los pares de base del par codón-anticodón, casi la totalidad de los códigos generados
aleatoriamente admite impactos mayores, con respecto al código canónico, sobre la
hidrofobicidad aminoacídica asociada a un codón. Esto habría sido resultado de procesos
evolutivos durante miles de millones de años. El impacto en la hidrofobicidad
aminoacídica asociada a los codones en un código genético se ha estimado por una
función costo y aquí se demuestra que en el mínimo de esa función se debe cumplir una
condición local de hidrofobicidad asociada a cada uno de los codones, lo que ocurriría
más fuertemente en el código genético canónico que en los códigos generados
aleatoriamente. Es posible que este resultado permita construir algoritmos para la
generación de códigos aleatorios más resistentes que el código canónico frente a los
errores señalados en la traducción.
ESTUDIO DE LA FUNCIÓN COSTO DETERMINADA POR EL CAMBIO DE HIDROPATÍA
DEBIDO A MUTACIONES. Manuel I. Osorio (manuel.osorio@mail.udp.cl). Facultad de
Medicina, Universidad Diego Portales.
Resumen:
El código genético puede ser concebido como una función que distribuye los 20
aminoácidos estándares y señales de término en los posibles 64 codones. La hidropatía
es una de las propiedades de los aminoácidos, que predice la posibilidad de un
aminoácido de disponerse en el interior o en el exterior de una proteína determinada, y
por lo tanto es fundamental para la función o estructura de la proteína. Si en una
proteína se agrega un aminoácido por error, este cambio puede ser cuantificado como la
diferencia entre la hidropatía del aminoácido correcto y el agregado. Así, definimos la
función costo, como la suma de los errores cuadráticos medios en la hidropatía al
cambiar un nucleótido a la vez en los codones. Empleando Excel, calculamos el producto
de la función costo del código canónico y de 20 códigos al azar, observando que los
codones del código canónico presentan distintos errores y este código tiene un costo
menor que 20 códigos aleatorios. Estos resultados preliminares podrían ser empleados
para establecer un criterio de utilización de codones sinónimos por el código genético
estándar o para explicar la asignación de codones a los aminoácidos en el origen del
código genético estándar.

EJEMPLO DE UN ALGORITMO GENERADOR DE CÓDIGOS ALEATORIOS IMPLEMENTADO
EN OCTAVE PARA EL ANÁLISIS DEL CÓDIGO GENÉTICO. Mauricio O. Gallardo
(mauricio.gallardor@mail.udp.cl). Facultad de Medicina, Universidad Diego Portales.
Resumen:
El código genético está formado por tripletes de cuatro posibles nucleótidos. Estos
tripletes son llamados codones, y el total de combinaciones posibles dan un conjunto de
64 codones. Cada codón codifica un único aminoácido de un total de 20, excepto tres
codones llamados de término. Ya que el número de codones codificantes es mayor que
el número de aminoácidos, se tiene que varios codones codifican el mismo aminoácido,
con lo que se dice que el código genético es degenerado. Actualmente se acepta un
código genético estándar, aunque se sabe de algunas especies que poseen un código
genético diferente.
Matemáticamente, se puede entender el código genético como una función que asigna a
cada codón un aminoácido. Esta función no es única, pues existen diversas maneras de
realizar dicha asignación. De hecho, el número de posibles formas de hacer esto es
1,51×10 84 . Dentro de nuestros estudios, se hizo necesario analizar dichas posibilidades,
pero con un número tan grande resultó fundamental utilizar e implementar algoritmos
para realizar dichos procesos. Para llevar a cabo estos programas se cuenta con varios
paquetes científicos comerciales, como Matlab o Mathematica. Sin embargo, el software
libre también ofrece herramientas prácticas y de la misma calidad que las antes
mencionadas. Una de ellas es Octave, programa de cálculo matemático cuyas
instrucciones permiten crear scripts compatibles casi al 100% con Matlab.
En este trabajo se muestra un algoritmo de generación de códigos genéticos, el cual
produce asignaciones de aminoácidos a codones en forma aleatoria. Una característica
de dicho algoritmo es que no sólo se limita a los 64 codones, 3 nucleótidos y 20
aminoácidos, sino que permite generar posibles códigos genéticos con un mayor o menor
número de nucleótidos, codones con un distinto número de nucleótidos, o utilizar una
cantidad diferente de aminoácidos. Este algoritmo fue implementado utilizando Octave.
ANÁLISIS TIEMPO-FRECUENCIA, SEGÚN FFT Y WAVELET, DE REGISTROS
ELECTROENCEFALOGRÁFICOS DE PACIENTES CRÍTICOS EN UCI CON INDICACIÓN DE
SEDACIÓN PROFUNDA Y VENTILACIÓN MECÁNICA. Joel Barría (joel.barria@udp.cl).
Facultad de Medicina, Universidad Diego Portales.
Resumen:
El presente trabajo propone un estudio comparativo entre dos técnicas de análisis de
señal, FFT (Fast Fourier Transform) y Wavelet, en tiempo y frecuencia, mediante el
análisis de los registros electroencefalográficos de pacientes críticos en uci con
indicación de sedación profunda y ventilación mecánica; sometidos a protocolos de
sedación con Propofol y Midazolam. El fundamento del estudio radica, por un lado, en la
evidencia acumulada sobre los trastornos del sueño provocados por sedación y su
relación con desenlaces clínicos menos favorables, y por otro lado, en las investigaciones
que sugieren que Propofol induciría un sueño más fisiológico que el Midazolam, lo que

podría significar ventajas comparativas en cuanto al desenlace clínico de los pacientes
caracterizados anteriormente. La hipótesis del trabajo es que el análisis mediante
Wavelet presenta ventajas con respecto a FFT, debido fundamentalmente a las
características no-estacionarias de las señales EEG, y la necesidad de representarlas en
tiempo-frecuencia. Para el análisis comparativo entre las técnicas de FFT y Wavelet, se
utilizarán registros EEG de 24 hrs., de 10 pacientes sometidos a sedación con Propofol y
10 pacientes sometidos a sedación con Midazolam, ambos grupos reclutados en la Unidad
de Cuidados Intensivos del Hospital Cínico de la Universidad de Chile. Los registros serán
analizados con el programa Igor, herramienta diseñada para el análisis de datos,
mediante análisis espectral, tiempo-frecuencia, donde se caracterizarán las señales EEG
de acuerdo a las bandas de frecuencia consideradas en el estudio de la arquitectura de
sueño (delta 0,3-4 Hz, theta 4-8Hz, alpha 8-12 Hz sigma 12-15 Hz, y beta 15-30 Hz), y se
cuantificará estadísticamente la actividad de estas en el dominio del tiempo. La
comparación entre la proporción de tiempo en cada una de las fases de sueño, y de la
proporción de tiempo en las distintas ondas cerebrales en los dos grupos de pacientes, se
realizará mediante análisis no paramétrico de la varianza (test de Kruskal-Wallis) y la
comparación de medianas mediante Test de Mann-Whitney.
REPROGRAMACIÓN CONDUCTUAL Y RESTRICCIÓN DE CRECIMIENTO SOMÁTICO EN
RATAS JUVENILES CAUSADOS POR EXPOSICIÓN PRENATAL A ANFETAMINA. Pamela
Ibáñez 1 , Jorge Astudillo 1 , Heidy Kaune 1 , Gabriela Díaz-Véliz 2 , Francisco Aboitiz 3 , Juan
Montiel 1 (juan.montiel@udp.cl). 1 Centro de Investigación Biomédica, Facultad de
Medicina, Universidad Diego Portales, Chile, 2 Programa de Farmacología Molecular y
Clínica, Instituto de Investigación Biomédica, Universidad de Chile. 3 Departamento de
Psiquiatría, Centro Interdisciplinario de Neurociencias Escuela de Medicina, Pontificia
Universidad Católica de Chile.
Resumen:
Los psicoestimulantes administrados durante la preñez inducen diversas alteraciones
durante el desarrollo, siendo el sistema nervioso central particularmente susceptible,
convirtiéndose en sustrato de alteraciones conductuales. La generación de insultos
durante etapas específicas podría revelar períodos críticos de mayor susceptibilidad
durante el neurodesarrollo, con posibles consecuencias durante la adultez. En este
estudio se evaluó el efecto de la administración de anfetamina, un psicoestimulante que
activa diversas vías dopaminérgica, serotoninérgica e indirectamente glutamatérgica,
durante períodos específicos del desarrollo prenatal en ratas. Se analizaron la actividad
motora, ansiedad, aprendizaje y memoria tanto espacial como emocional, además del
efecto sobre el crecimiento somático.
El modelo experimental consistió en la administración oral de 3mg/Kg/día de d-
anfetamina a ratas Sprague-Dawley preñadas, durante los siguientes períodos de
gestación: E1-E20, E10-E20, E10-E15 y E15-E20. Como control se administró suero
fisiológico. A los 90 días postnatal, se realizaron las siguientes pruebas conductuales:
- Campo abierto: actividad motora, desplazamiento, levantadas y acicalamiento
- Laberinto en cruz elevado oscuro: ansiedad.
- Evitación pasiva: aprendizaje y memoria emocional.
- Laberinto acuático de Morris: aprendizaje y memoria espacial.

Adicionalmente, se evaluó crecimiento somático, pesando a las crías entre las semanas
5 a a 9 a postnatal.
Se observó un aumento significativo de la actividad motora global (movimiento,
desplazamiento y levantadas) en todos los grupos expuestos a anfetamina. En los grupos
de exposición más prolongada (E1-E20 y E10-E20) se observó una disminución
significativa en el tiempo de acicalamiento, aumento en el tiempo de permanencia y
número de entradas al brazo abierto del laberinto de cruz y disminución de la latencia
en el laberinto acuático de Morris. Estos grupos de exposición prolongada más el grupo
E10-E15 muestran una disminución de la latencia en la prueba de evitación pasiva a las
24, 48 y 72 horas post-shock. Los grupos de exposición prolongada muestran además,
restricción de crecimiento con compensación sólo en hembras a las 8 a y 9 a semanas
postnatal.
La administración de anfetamina prenatal produce en etapas adultas un aumento de la
actividad motora y una disminución del tiempo de acicalamiento, ansiedad, aprendizajememoria
espacial y aprendizaje-memoria emocional. La etapa E10-E15 es más
susceptible a trastornos emocionales que una administración de equivalente duración,
durante E15-E20. Exposiciones más prolongadas (E1-E20 y E10-E20) generan alteraciones
en el tiempo de acicalamiento y ansiedad.
Nuestro modelo experimental permite discriminar etapas del desarrollo
diferencialmente susceptibles a la exposición prenatal de anfetamina.
Interesantemente, estas alteraciones son comparable a los efectos observados en
humanos. Análisis futuros de las principales vías dopaminérgica y serotoninérgica
durante el neurodesarrollo nos permitirán relacionar estas modificaciones conductuales
con alteraciones a nivel molecular.
Agradecimientos: Laboratorio Chile por la donación de d-anfetamina.
TALLER DE DIGITALIZACIÓN DE VARIABLES FÍSICAS PARA SISTEMAS DINÁMICOS. Dino G.
Salinas (dino.salinas@udp.cl). Facultad de Medicina, Universidad Diego Portales.
Resumen:
Se muestra el uso de un microcontrolador en la digitalización de de señales analógicas
obtenidas mediante sensores de luz visible e infrarroja, magnetismo, temperatura,
sonido y movimiento. Los datos pueden ser registrados en archivos que pueden ser
analizados mediante softwares matemáticos. Se propone el uso de este setup en
investigación de sistemas dinámicos y en docencia.
UTILIZACIÓN DE REDES NEURONALES ARTIFICIALES PARA LA FORMULACIÓN DE
MODELOS PREDICTIVOS DE SOBREVIDA EN CÁNCER GÁSTRICO. Bárbara Galleguillos.
Escuela de Medicina, Pontificia Universidad Católica de Chile.

EMPLEO DE REDES NEURONALES EN LA PREDICCIÓN DEL RENDIMIENTO EN
ASIGNATURAS DE CIENCIAS BÁSICAS DE ALUMNOS DE UNA CARRERA DE MEDICINA DE
LA UNIVERSIDAD DIEGO PORTALES. Jessica Bravo (jessica.bravo@mail.udp.cl). Facultad
de Medicina, Universidad Diego Portales.
Resumen:
Anteriormente se ha realizado una investigación referida a describir y analizar desde la
realidad educativa, las conductas que caracterizan a los estudiantes de primer año de la
carrera de Medicina Veterinaria en la Universidad Iberoamericana de Ciencias y la
Tecnología (UNICIT), donde el objetivo global del trabajo fue conocer las conductas de
entrada de los alumnos de la carrera de Medicina Veterinaria de la UNICIT en la
asignatura de Química. En este sentido, se abordó el trabajo desde una perspectiva
descriptiva, intentando descubrir las características de entrada que presentan los
estudiantes de la carrera de Medicina Veterinaria de la UNICIT en la asignatura de
Química, por otra parte evaluar el nivel socio-demográfico de estos estudiantes, como
colegio de donde provienen, si trabajan para pagar sus estudios y reconocer las
capacidades cognitivas que presentan los estudiantes en la asignatura de Química.
La recolección de los datos se hizo a través de la aplicación de un cuestionario dirigido a
los alumnos y una prueba diagnóstico del área de Química. La información obtenida a
través de estos instrumentos fue procesada en el Programa SPSS 17.0, con el propósito
de obtener los resultados estadísticos.
Como conclusión, se pudo constatar que ciertas características socio-demográficas como
el colegio de donde provienen influyen en el bajo rendimiento de los estudiantes. Los
bajos rendimientos en asignaturas de las áreas de ciencia tienen relación con las
características de entrada de los estudiantes que traen desde educación media.
Este trabajo propone que en el establecimiento de un modelo predictivo se podrían
ensayar los valores obtenidos de esta investigación en un perceptrón multicapa o red
multicapa, una clase de red neuronal que permite interpolar en relaciones no lineales
dadas entre datos de entrada y salida. Esta propuesta permite formular la siguiente
pregunta de investigación, la que deberá ser abordada en un trabajo posterior: ¿La
utilización de redes neuronales nos permitirá formular un modelo predictivo de
rendimiento en asignaturas de ciencias básicas de alumnos de una carrera de Medicina
en la universidad Diego Portales?
REACCIONES QUÍMICAS OSCILANTES: EL RELOJ DE YODO. María Patricia Arias
(maria.arias@mail.udp.cl), Maité Rodríguez-Díaz, Dino G. Salinas. Facultad de medicina,
Universidad Diego Portales.
Resumen:
Se muestra experimentalmente la cinética de una conocida reacción oscilante, la
reacción de Briggs-Rauscher (BR), o el reloj de yodo. Con este ejemplo se propone
ampliar las perspectivas del estudio de las reacciones oscilantes para mejorar la

comprensión de las ciencias básicas en las carreras de la facultad de medicina, sobre
tópicos como la homeostasis y la dinámica de los sistemas biológicos.