Frequency Modulated Möbius Model Accurately Predicts Rhythmic Signals in Biological and Physical Sciences

Abstract

Motivados por aplicaciones en las ciencias físicas y biológicas, desarrollamos un modelo de Möbius Modulado en Frecuencia (FMM) para describir patrones rítmicos en sistemas oscilatorios. A diferencia de los modelos sinusoidales estándar simétricos, el modelo FMM es un modelo paramétrico flexible que permite deformaciones en la forma sinusoidal para adaptarse a asimetrías comúnmente observadas en diversas aplicaciones. Los parámetros del modelo FMM son fáciles de estimar y el modelo permite una interpretación sencilla de datos rítmicos complejos.

Ilustramos la aplicación del modelo FMM en tres contextos distintos: la expresión génica del reloj circadiano, los niveles de corticotropina en pacientes con depresión y los patrones temporales de intensidad lumínica de estrellas distantes. En cada caso, el modelo FMM demuestra ser flexible, científicamente plausible y fácil de interpretar.

El análisis de datos sintéticos generados a partir de patrones de datos reales sugiere que el modelo FMM ajusta muy bien los datos, tanto visualmente como en términos de la medida de bondad de ajuste del error cuadrático medio total. Además, se encuentra disponible un software basado en el lenguaje R para implementar el modelo FMM.