本文關(guān)鍵詞： 高原 急性生物學效應(yīng) 綜合集成 信息計量 復(fù)雜系統(tǒng) 缺氧響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)　出處：《第三軍醫(yī)大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：我國高原面積廣闊,政治、經(jīng)濟、軍事價值重大,隨著經(jīng)濟社會發(fā)展進步,對高原的開發(fā)拓展需求不斷增加,尤其是在特定情境下,批量人群需要短時間內(nèi)由較低海拔平原地區(qū)進入高原地區(qū)開展相應(yīng)活動。高原地區(qū)低氧、低氣壓、強紫外線等特殊環(huán)境因素對人造成了多個層面、不同程度的影響效應(yīng),損害了人的身心健康,降低了人在高原地區(qū)的作業(yè)能力,在宏觀層面體現(xiàn)為高原環(huán)境對急進人群的一種急性不良的生物學影響效應(yīng)。目前,在高原急性生物學效應(yīng)科學問題的相關(guān)研究領(lǐng)域,絕大多數(shù)業(yè)已進行的研究工作局限于各自的具體的生命科學與醫(yī)學研究領(lǐng)域,并且沿用傳統(tǒng)的基于還原論的研究方法,在傳統(tǒng)的生命科學和醫(yī)學的經(jīng)典研究框架下縱向深入開展,跨越學科領(lǐng)域的橫向集成研究開展尚少,研究領(lǐng)域之間的研究工作及其成果缺乏有效的系統(tǒng)集成,限制了研究成果整體效益的發(fā)揮與轉(zhuǎn)化,阻礙了對相關(guān)問題的更加全面和深入的認識。本課題旨在以生命科學與醫(yī)學領(lǐng)域的相關(guān)研究工作為基礎(chǔ),以綜合集成體系為理論框架,將高原環(huán)境對急進人群的生物學影響效應(yīng)問題作為復(fù)雜系統(tǒng)問題,系統(tǒng)融合多學科領(lǐng)域的理論與技術(shù),從問題發(fā)現(xiàn)、問題認識和問題解決三個維度進行系統(tǒng)工程化集成研究的探索與實踐。研究內(nèi)容(一)高原影響效應(yīng)科學問題發(fā)現(xiàn)研究基于專業(yè)信息檢索獲取了急性高原病研究情況數(shù)據(jù),并對這些數(shù)據(jù)進行了清洗、轉(zhuǎn)化和抽取,在此基礎(chǔ)上,從總體情況、數(shù)量分布和發(fā)展趨勢三個方面分析了急性高原病研究的時間演化,構(gòu)建了具備較好擬合優(yōu)度的研究發(fā)展趨勢擬合模型,從研究者和研究機構(gòu)兩個方面分析了急性高原病研究的主體,從熱點關(guān)鍵詞和核心文獻兩個方面分析了急性高原病的研究熱點。(二)高原影響效應(yīng)科學問題認識研究1.缺氧響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成分析確定了HIF-1信號通路的總體網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)絡(luò)。從定性方面分析了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和連線等網(wǎng)絡(luò)元素的生物學含義,從定量方面計算得到了節(jié)點與連線數(shù)量分布、中心性和凝聚子群等的量化指標,構(gòu)建了核心網(wǎng)絡(luò)的冪律擬合模型。2.缺氧響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)演化分析構(gòu)建了缺氧響應(yīng)核心網(wǎng)絡(luò)形式化結(jié)構(gòu)模型,對網(wǎng)絡(luò)在正常環(huán)境與極端環(huán)境下的隨機性和并發(fā)性等動態(tài)演化行為進行了仿真分析,確定了網(wǎng)絡(luò)中HIF、O2等反應(yīng)物的時變演化規(guī)律,驗證了模型的有效性。(三)高原影響效應(yīng)科學問題解決的工程實踐方案設(shè)計從資源形式上對影響效應(yīng)的研究資源進行了類別劃分和具體界定,從性能指標和異構(gòu)性兼容方面分析了方法資源集成需求,從資源訪問、內(nèi)容建設(shè)和平臺拓展方面分析了知識資源集成需求。在此基礎(chǔ)上,從組成要素方面討論了方法資源集成的架構(gòu)的設(shè)計,從主要功能方面討論了方法資源集成的Web服務(wù)設(shè)計;從內(nèi)容組織層次方面討論了知識資源集成的架構(gòu)設(shè)計,從表現(xiàn)形式、資源描述、界面導(dǎo)航、協(xié)同編輯和分面搜索等方面討論了知識資源集成的功能設(shè)計,分析了知識資源集成的軟件設(shè)計模式、知識管理建設(shè)模式和知識更新機制。研究方法第一,專業(yè)信息檢索及分析處理方法:運用專業(yè)信息檢索及分析處理方法對急性高原病研究情況數(shù)據(jù)進行分析處理。第二,時間序列分析方法:運用時間序列分析方法分析急性高原病研究隨時間發(fā)展演化的規(guī)律。第三,內(nèi)容分析、關(guān)系分析、多元統(tǒng)計分析及社會網(wǎng)絡(luò)分析等方法:綜合運用這些方法分析急性高原病的研究主體和研究熱點。第四,復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析方法:運用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析方法分析缺氧響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)組成特性。第五,隨機Petri網(wǎng)綜合集成建模仿真方法:運用隨機Petri網(wǎng)方法分析缺氧響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)演化特性。第六,信息系統(tǒng)分析與設(shè)計方法:運用信息系統(tǒng)分析與設(shè)計方法分析影響效應(yīng)研究資源集成功能需求,設(shè)計資源集成方案。研究結(jié)果高原急性生物學效應(yīng)研究的發(fā)展呈現(xiàn)指數(shù)上升趨勢,符合信息計量學的增長規(guī)律。高原急性生物學效應(yīng)研究主體組成了特定性質(zhì)的合作網(wǎng)絡(luò)。以缺氧為代表的機理機制研究是研究關(guān)注的焦點之一,基于研究關(guān)鍵詞的研究主題共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)以及以核心文獻為載體的研究文獻共引網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了影響效應(yīng)研究的知識網(wǎng)絡(luò)。基于信息計量的影響效應(yīng)問題發(fā)現(xiàn)集成研究立足宏觀視角對影響效應(yīng)問題進行了再度發(fā)掘。通過構(gòu)建趨勢擬合模型,可實現(xiàn)對影響效應(yīng)研究發(fā)展趨勢的精確化預(yù)測;通過知識圖譜的繪制,可實現(xiàn)對影響效應(yīng)研究線索的科學、高效梳理。這種基于信息計量的集成研究為開展影響效應(yīng)問題的集成研究確立了方向,同時也為高原急性生物學效應(yīng)研究領(lǐng)域相關(guān)研究探索出快速精準把握研究方向的可行路徑。以mTOR酶為代表的反應(yīng)物對于HIF-1信號傳導(dǎo)具有關(guān)鍵的影響力。HIF-1信號通路核心網(wǎng)絡(luò)中存在蝴蝶結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)包含強連同核心、輸入以及卷須狀結(jié)構(gòu)三種類型的組成部分。核心網(wǎng)絡(luò)的冪律擬合模型具有較好的擬合效果,證明了HIF-1信號通路核心網(wǎng)絡(luò)具有無標度特性,屬于較為典型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的缺氧響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成分析是立足系統(tǒng)視角從結(jié)構(gòu)組成方面對影響效應(yīng)核心問題的再度認識。通過對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行定性與定量的集成分析,可以快速確定網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵反應(yīng)物、核心組成部分及重要的功能單元;通過網(wǎng)絡(luò)的冪率擬合模型的構(gòu)建與分析,可驗證課題的假設(shè)和并豐富現(xiàn)有研究結(jié)論,為基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的影響效應(yīng)生物路徑等領(lǐng)域深入研究提供理論依據(jù)�；陔S機Petri網(wǎng)的缺氧響應(yīng)核心網(wǎng)絡(luò)仿真模型可以較為客觀地描繪以O(shè)2濃度與HIF活性的動態(tài)演化關(guān)系為代表的缺氧響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)演化行為,是研究高原急性生物學效應(yīng)的一種可行且有效的仿真模型�；陔S機Petri網(wǎng)的缺氧響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)演化分析是立足系統(tǒng)視角從動態(tài)演化方面對影響效應(yīng)核心問題的再度認識�；陔S機Petri網(wǎng)的建模仿真分析方法,可以構(gòu)建影響效應(yīng)的相關(guān)生物網(wǎng)絡(luò)的可執(zhí)行仿真模型,模擬各反應(yīng)物的時間演化規(guī)律,預(yù)測其發(fā)展趨勢;可以通過模型的參數(shù)設(shè)定對極端環(huán)境進行模擬仿真,擺脫現(xiàn)場實驗室條件的束縛;可以實現(xiàn)對現(xiàn)有生物醫(yī)學研究結(jié)論的驗證和豐富;可為高原急性生物學效應(yīng)領(lǐng)域的模型化集成研究探索可行的路徑,奠定研究的基礎(chǔ)�；诿嫦蛴绊懶�(yīng)研究資源集成的智能信息化工程實踐方案,可以進一步構(gòu)建智能化影響效應(yīng)研究資源集成平臺,為相應(yīng)的綜合集成研討廳體系的構(gòu)建提供靈活高效的服務(wù)資源支撐以及豐富完善的信息資源支撐,為實現(xiàn)以缺氧為代表的機理機制問題等影響效應(yīng)相關(guān)研究領(lǐng)域的成果資源整合以及專家團體的經(jīng)驗與智慧的升華,促進對影響效應(yīng)相關(guān)科學問題的認識朝廣度和深度兩個維度的新發(fā)展提供有了力的支持。綜上,本課題致力于探索高原急性生物學效應(yīng)科學問題的集成研究范式,側(cè)重于從宏觀層面將影響效應(yīng)科學問題作為一種整體性的復(fù)雜系統(tǒng)科學問題進行研究。課題針對此問題的發(fā)現(xiàn)、認識和解決探索出基于信息計量、建模仿真等一系列高原急性生物學效應(yīng)系統(tǒng)工程化集成研究方法與模式,豐富完善了高原衛(wèi)勤保障研究的理論與技術(shù)體系,對于其他生物醫(yī)學領(lǐng)域的研究也具有參考借鑒意義。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：第三軍醫(yī)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R594.3;R-05
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本文編號：1504135