Automata Celular

[Krtucho]

Equipo:
Belsai Arango Hernández C311(@bel5599)
Daniela Rodríguez Cepero C311(@Daroce1012)
Carlos Carret Miranda C312(@Krtucho)
Descripción del proyecto
Tema: Autómata celular en el estudio de los distintos procesos de un carcinoma.
El objetivo general del presente trabajo consiste en modelar los mecanismos fundamentales que el cáncer utiliza para propagarse, empleando los autómatas celulares definidos en redes complejas de mundo pequeño como marco de trabajo. Para esto:

1. Estableceremos un conjunto de estados finitos para las células del autómata, que permita representar las distintas entidades biológicas que se toman en cuenta en el modelo. Tendremos en cuenta la simulación de las células normales y cancerígenas en un ambiente con hipótesis o reglas que influirán directamente en los cambios de estos.
2. Tenemos la idea de trabajar sobre:
   • Un organismo que se encuentra en condiciones óptimas de salud.
   • La población de células cancerígenas que conforma la masa de un tumor es homogénea, es decir, no existen subtipos con mutaciones distintas o que estén en distintas etapas del ciclo celular.
   • El suministro de nutrientes y oxígeno es constante para que el tumor se desarrolle adecuadamente.
3. Definir una función de transición que, mediante distintas reglas, describa: la evolución tumoral durante ambas etapas de su desarrollo, las interacciones entre el tumor y los tejidos sanos circundantes que conllevan a su invasión, la migración de células cancerígenas a través de los tejidos sanos y, finalmente, la metástasis. Esta última regla debe utilizar plenamente la red de mundo pequeño (Red de Mundo Pequeño: tipo de grafo para el que la mayoría de los nodos no son vecinos entre sí, y sin embargo la mayoría de los nodos pueden ser alcanzados desde cualquier nodo origen a través de un número relativamente corto de saltos entre ellos.) para su implementación. En nuestro autómata celular tenemos la idea de que la función de transición local siga una distribución que determina la probabilidad de que cambie el estado actual de una célula de acuerdo a la configuración de su vecindad. Las reglas sobre la conservación del estado de las células normales del autómata, es decir la regla del crecimiento tumoral se quieren definir a partir de la probabilidad que tienen las células normales de ser desplazadas de su posición se se encuentran próximas a una o varias células cancerígenas pertenecientes a uno o distintos tumores.
4. Dadas algunas de nuestras hipótesis obtendremos unos parámetros iniciales, donde algunos pueden variar y otros no. Algunos agregarlos a través de resultados de experimentos encontrados en la literatura. La mayoría de estos parámetros se piensa obtener utilizando distribuciones de probabilidad que modifican a nuestro autómata a lo largo de la simulación.

En la parte de IA realizaremos un sistema experto donde a través de un bot se responderán preguntas acerca del tumor, su crecimiento, el estado del organismo y otros aspectos biológicos relacionados al tema.

1. Se tiene en mente que en nuestro sistema experto se pueda preguntar tanto de datos biológicos relacionados con el tema como datos acerca de la simulación del autómata. Ya que se está realizando el estudio de un carcinoma ductal(cáncer de mama), no se deben preguntar datos específicos acerca de otros órganos donde puede surgir este tumor como órgano primario.
   Algunas de las preguntas pueden ser:
   ¿Cuándo se origina este fenómeno?
   ¿Cómo fue que se originó?
   ¿Debido a que ocurre?
   ¿Qué síntomas puede causar cada una de las etapas?

2. Dada una simulación del crecimiento de un tumor(puede ser un paciente real, o datos generados con nuestro sistema) ofrecer respuestas a las interrogantes:
   En cuanto a la metástasis:
   -¿Qué órgano es mas probable de conquistar a partir del órgano donde se originó?
   -¿Cuál es la probabilidad de que ocurra metástasis?
   -¿Qué grado de peligro aporta la metástasis con respecto a que ya exista un tumor primario?
   Con respecto al apartado de la transición de estados:
   -¿Cómo cambia de un estado de célula normal a cancerígena?. Probabilidad de que ocurra este cambio.
   -Cambio de etapa avascular a vascular.
   -Migración de células cancerígenas.
   -¿Cuándo conservan sus estados las células normales?
   -¿Cuándo pueden morir las células cancerígenas?

3. Se le pueden hacer preguntas acerca de la salud del paciente y en caso necesario se le harán recomendaciones para mantener una dieta sobre cuales vitaminas o alimentos consumir para elevar las defensas del sistema inmune y los nutrientes necesarios en el organismo. El cliente puede alterar los parámetros correspondientes y simular varios escenarios para predecir el comportamiento de su carcinoma en un futuro.
   4.Hacer un cuestionario acerca de datos personales importantes que aportan al comportamiento del cáncer que puede ser la edad, sexo, etc...

4. Utilizaremos NLP para traducir el texto introducido por el usuario y que nuestro bot puede entenderlo y comunicarse con el mismo.

Repositorio**:
https://github.com/Krtucho/proyecto_automata