Entropia e irreversibilidade temporal multiescala na análise de sistemas complexos em fisiologia humana

Resumo

Os organismos biológicos operam longe do equilíbrio e comportam-se como sistemas complexos governados por dinâmicas não lineares. A teoria determinística do caos deu origem ao desenvolvimento de métodos matemáticos que se mostraram úteis no estudo da complexidade dos sinais biológicos; os mais recentes são a entropia e a irreversibilidade temporal multiescala. A entropia quantifica a regularidade de um sistema, de forma que quanto mais regular for uma série, mais previsível e menos complexa ela será, portanto sua entropia será menor. Um valor baixo de entropia corresponde a um sistema menos adaptativo. Isso pode ser visto com o envelhecimento e as doenças. A capacidade de auto-organização de um organismo vivo está relacionada à unidirecionalidade do fluxo de energia através de seus sistemas e à irreversibilidade dos processos que neles se desenvolvem. A irreversibilidade temporal consiste na perda de consistência das propriedades estatísticas de um sinal quando sua leitura é invertida no tempo, de modo que se criam duas trajetórias assimétricas com um índice de assimetria maior em sistemas fisiológicos saudáveis ​​(que exibem a dinâmica mais complexa) do que em patologia ou envelhecimento. O objetivo deste manuscrito é revisar as aplicações desses conceitos à fisiologia humana.