近年來，生物節律被證明與人類的健康息息相關，備受重視，2017年諾貝爾生理學或醫學獎授予了生物節律開創性的工作🫴🏼。除了人們熟知的晝夜節律（周期約24小時）✌🏽，生物體內所展現的其他有節奏的規律性變化都可以被統稱為生物節律，例如神經元的動作電位、基因-蛋白轉錄翻譯過程、維持生命的心跳等👱🏽。
生物節律的頻率和振幅作為兩個重要的物理量分別決定了上遊信號的特征和強度，並進一步影響下遊活動👩🏿✈️。由各種原因所導致的不正常的頻率或振幅會造成節律紊亂進而引起各種生理疾病，如睡眠障礙、二型糖尿病、肥胖等🕺🏿。所以，如何精確調控生物節律的頻率和振幅使其恢復正常成為重要的科學問題。早期有學者通過大規模計算👩👩👧🐯，開創性地研究了頻率和振幅可調性與節律系統反饋回路模式之間的聯系；近期也有學者提出了一些生物學上可行的頻率振幅控製器，通過計算也給出了驗證🛀🏻。但是，有關生物節律頻率和振幅的調控尚缺少系統性⛩、普適性的理論進展，更為重要的是🧏🏻♂️，仍然缺少一種基於數學理論的計算方法用於提前設計能夠在復雜時空系統精確調節頻率振幅的控製器。
《自然-通訊》（Nature Communications）10月8日👳🏼♀️，在線發表了恒行2平台數學科學學院秦伯韡博士、趙磊博士和林偉教授的論文（Research Article）《生物振蕩系統的調頻調幅控製器及最優能量實現》（“A frequency-amplitude coordinator and its optimal energy consumption for biological oscillators”）。該成果系統性地用嚴格的數學理論和普適的計算方法準確地設計了可用於調節時空生物振蕩器內在頻率和振幅的控製器。該方法可以普適性地應用於不同尺度帶有擴散現象的生物節律模型🈳，實現頻率振幅的可算可控💙。該成果也將有關生物振蕩系統頻率振幅調製的早期理論成果成功推至“時空復雜系統”之中。
該工作中🌞，研究人員將生物科學問題與應用數學方法緊密結合，提出了一種可行的研究方法，可以為生物節律調頻調幅的實驗性研究提供理論支撐☝🏽✬，有望加速這一方向的後續發展。秦伯韡是第一作者🧑🏽🍳，秦伯韡👷🏻♀️、林偉是共同通訊作者♚。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-26182-2
