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El eje intestino-cerebro describe la comunicacion bidireccional entre la microbiota intestinal y el sistema nervioso central. La composicion de la microbiota se modela con una dinamica competitiva tipo Lotka-Volterra, y su actividad fermentativa produce acidos grasos de cadena corta (SCFA) que actuan como senal hacia el nervio vago, extendiendo el formalismo de codificacion neural de E13 a una senal aferente de origen periferico. La integridad de la barrera epitelial intestinal regula la traslocacion de lipopolisacaridos bacterianos (LPS) hacia la circulacion sistemica; cuando esta permeabilidad aumenta por inflamacion local, el LPS circulante puede inducir neuroinflamacion central, estableciendo un puente directo con el modelo M7. Adicionalmente, la microbiota participa en el metabolismo de precursores de neurotransmisores, como el triptofano precursor de la serotonina ya introducida en el modelo de depresion (A8).

ID:('ky', 1540)

Storyboard

$\frac{dB_i}{dt}=r_iB_i(1-\frac{\sum_j\alpha_{ij}B_j}{K_i})$

Variables

$B_i$

Abundancia microbiota grupo i

$1$

$K_i$

Capacidad de carga

$1$

$alpha_{ij}$

Competencia entre grupos

$1$

$r_i$

Tasa crecimiento bacteriano

$1/s$

$t$

Tiempo

$s$

ID:('gm', 13639)

Storyboard

$\frac{dSCFA}{dt}=k_{ferm}\sum_iB_iFiber_{intake}-k_{absorb}SCFA$

Variables

$B_i$

Abundancia microbiota grupo i

$1$

$SCFA$

Ácidos grasos cadena corta

$1$

$Fiber_{intake}$

Fibra dietaria

$1$

$t$

Tiempo

$s$

ID:('gm', 13640)

Storyboard

$r_{vagal}=r_{vagal}^{baseline}+k_{vagal}SCFA$

Variables

$SCFA$

Ácidos grasos cadena corta

$1$

$r_{vagal}$

Señal vagal aferente

$Hz$

$t$

Tiempo

$s$

ID:('gm', 13641)

Storyboard

$\frac{dPerm_{gut}}{dt}=k_{disrupt}Inflammation_{gut}-k_{repair}^{gut}(Perm_{max}-Perm_{gut})$

Variables

$Perm_{gut}$

Permeabilidad intestinal

$1$

$t$

Tiempo

$s$

ID:('gm', 13642)

Storyboard

$J_{LPS}=k_{LPS}Perm_{gut}LPS_{lumen}$

Variables

$Perm_{gut}$

Permeabilidad intestinal

$1$

$J_{LPS}$

Flujo/translocación LPS

$1/s$

ID:('gm', 13643)

Storyboard

$\frac{dNeuroinflam}{dt}=k_{LPS,brain}J_{LPS}-k_{resolve}Neuroinflam$

Variables

$Neuroinflam$

Neuroinflamación central

$1$

$J_{LPS}$

Flujo/translocación LPS

$1/s$

$t$

Tiempo

$s$

ID:('gm', 13644)

Storyboard

$\frac{dPrecursor_{5HT}}{dt}=Q_{diet}-k_{microbial}\sum_iB_iPrecursor_{5HT}-k_{metab}Precursor_{5HT}$

Variables

$B_i$

Abundancia microbiota grupo i

$1$

$Precursor_{5HT}$

Precursor serotoninérgico

$1$

$t$

Tiempo

$s$

ID:('gm', 13645)