Escola d'estiu sobre la societat de sistemes complexos (CS3)

El procés de desenvolupament d'un organisme condueix a l'aparició d'un organisme completament format a partir d'una sola cèl·lula, cosa que representa un dels fenòmens més sorprenents de la natura. A mesura que es desenvolupa, nombrosos processos se superposen de manera intricada per construir un individu viable, amb la seva immensa complexitat —ja sigui una mosca, un ratolí o un ésser humà— en un període de temps notablement curt. En aquest curs revisarem diversos aspectes d'aquest tema fascinant seguint la cronologia del desenvolupament embrionari:

–Visió general del desenvolupament embrionari primerenc en animals
–Retroalimentació entre les propietats de les cel·les, l'estocasticitat, la mecànica i la topologia
–Singularitats dinàmiques en la dinàmica embrionària primerenca
–Transicions de fase en la dinàmica dels teixits embrionaris
–Transicions de fase i trencament de simetria a l'inici de la morfogènesi

1 Ciutats, delineació de ciutats, Zipf, Gibrat i migració entre ciutats

2 Escalat

3 L'estructura d'una ciutat

4 Mobilitat urbana

5 Violència urbana

– Dinàmica exponencial i límits de la producció de recursos naturals

– L'entropia i el procés econòmic

– Límits ambientals: una perspectiva ecològica dinàmica

- Models numèrics basats en agents: World2 (“Límits del creixement”) i models posteriors

– És evitable el col·lapse? Una antropologia i una perspectiva sistèmica sobre els col·lapses al llarg de la història

Molts càncers resisteixen la intervenció terapèutica. Això està fonamentalment relacionat amb l'heterogeneïtat intratumoral: com les espècies d'un ecosistema, coexisteixen múltiples poblacions de càncer amb diferents signatures fenotípiques dins d'un tumor. En aquesta breu xerrada presentaré mètodes recents de l'ecologia teòrica que ens podrien ajudar a comprendre millor la complexitat de l'heterogeneïtat. tumorsTambé parlaré de la interacció entre el càncer i dos altres complex sistemes, el sistema immunitari i el microbioma intestinal, amb implicacions en una àmplia gamma de malalties. L'objectiu és proposar preguntes obertes i una possible guia per a futures investigacions en càncer, ecologia immunitària i microbiana.

El camí cap a l'origen de la vida a la Terra va estar marcat per successives transicions cap a la complexitat, des de l'astroquímica fins a les biomolècules i, finalment, fins als organismes vius. Desxifrar la naturalesa d'aquestes transicions continua sent un repte central en astrobiologia, on el potencial de la teoria de la complexitat encara no s'ha realitzat plenament.

En aquest seminari, abordaré primer les principals dificultats no resoltes en l'estudi de l'origen i l'evolució primerenca de la vida, i exploraré com la ciència de la complexitat, en sinergia amb els avenços recents en la ciència de dades, pot tenir un paper fonamental per abordar-les.

En segon lloc, em centraré en el punt de partida del llarg camí cap a la vida: l'aparició de la complexitat molecular a l'espai exterior. L'astroquímica ha experimentat avenços vertiginosos durant l'última dècada gràcies a grans instal·lacions astrofísiques com ALMA i el recentment llançat telescopi espacial James Webb. Fins ara, s'han detectat al voltant de 350 molècules al medi interestel·lar, algunes de rellevància prebiòtica, i se n'esperen moltes més en els propers anys. Explicaré com hem examinat l'aparició de la complexitat molecular a l'espai a través de la lent de la ciència de xarxes [1], suggerint que l'aparent èxit dels models astroquímics moderns en la reproducció d'observacions astrofísiques pot provenir menys de la seva fidelitat als processos químics subjacents reals que de la seva complexitat excessiva i naturalesa descuidada [2,3]. Aquesta perspectiva convida a un replantejament necessari dels enfocaments numèrics i formals d'aquesta disciplina en ràpida evolució, destacant el paper encara incert però prometedor que la teoria de la complexitat pot tenir per abordar aquest repte.

[1] M. García-Sánchez, I. Jiménez-Serra, F. Puente-Sánchez, J. Aguirre, L'aparició de la complexitat molecular interestel·lar explicada per xarxes interactives, PNAS 119 (30), e2119734119 (2022).

[2] M. Fernández-Ruz, I. Jiménez-Serra, M. Castro, M. Ruiz-Bermejo i J. Aguirre, Jerarquia de paràmetres forta a la xarxa química del fòsfor interestel·lar, Frontiers in Astronomy and Space Sciences 12, 1570525 (2025).

[3] M. Fernández-Ruz, I. Jiménez-Serra i J. Aguirre, Una aproximació teòrica a la complexa evolució química del fòsfor en el medi interestel·lar, Astrophysical Journal 956, 47 (2023).

La "recepta" perfecta: l'ús de la modelització matemàtica en la indústria farmacèutica

Sabíeu que perquè un nou fàrmac sigui aprovat per les agències reguladores pertinents, cal desenvolupar un model matemàtic que utilitzi dades de pacients? Us heu preguntat mai per què certs fàrmacs tenen dosis diferents segons el pes corporal dels individus? En aquesta xerrada, intentaré revisar part del treball de modelització matemàtica que es duu a terme entre bastidors a la indústria farmacèutica, així com compartir algunes idees basades en l'experiència personal sobre com encaixa un context teòric en un context industrial.

Espero que, al final de la xerrada, tots sentiu que se us ha administrat la dosi (de contingut) adequada per complir les vostres expectatives!

La violència de gènere (VG) és un problema important de salut pública, amb una estimació que el 30% de les dones a tot el món pateixen violència física i/o sexual al llarg de la seva vida. L'atenció primària és un entorn crític per a la detecció, però molts casos romanen ocults, ja que les víctimes sovint no busquen assistència mèdica. L'evidència de Catalunya suggereix que el sistema públic d'atenció primària actualment només pot capturar al voltant del 50% dels casos de VG, cosa que significa que una comprensió completa del fenomen podria trigar més de dues dècades. S'esperen patrons similars en països amb contextos socioeconòmics comparables. En aquest seminari, presentem un enfocament de modelització estadística dissenyat per estimar la veritable càrrega de la VG més enllà dels registres oficials. També mostrem que les campanyes de sensibilització i formació per a professionals de l'atenció primària poden reduir significativament la infradeclaració, però només si es repeteixen regularment en lloc d'implementar-se com a accions puntuals.