生物老化中损伤积累与有界性的控制理论模型
其他定量生物学
2026-03-10 v1
摘要
老化干预常以改善功能和健康寿命而不阻止长期衰竭,表明现有框架未能完全指定实现有界生物体老化所需的控制条件。发展了一个紧凑的控制理论表述,将总生物体负荷分为两个具有不同可控性特性的损伤类别:可调节损伤,其积累与清除由内源性系统修复调节;信息受限损伤,其检测或纠正不可被生理控制访问。 在温和的动力学假设下,建立了一个充分性定理:若内源性修复持续超过可调节损伤的生产,且信息受限损伤被人工干预主动限制或移除,则总损伤实现持续有界。确定性相图识别出不同的有界、漂移和失控三种 regime,通过非平凡控制边界分隔。全局拉丁超立方灵敏度分析结合部分秩相关显示,信息受限损伤的生产主导渐近老化速率,而 physiological 修复能力的提升在饱和后仅产生微弱的边际影响。随机扩展模型揭示了与致瘤风险相关的阈值和序列效应。该框架提出可测试的预测,并为干预排序、生物标志物选择及老化研究中的实验设计提供操作指导。所有结论均指关于此处定义的动力学模型;生物学翻译需通过经验识别对应模型变量的可观测量。
引用
@article{arxiv.2603.06657,
title = {A Control-Theoretic Model of Damage Accumulation and Boundedness in Biological Aging},
author = {Tristan Barkman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.06657},
year = {2026}
}
备注
7 pages, 3 figures