Complexe dynamica in recurrente netwerkmotieven in biologische en fotonische netwerken.

Complexe systemen bestaan uit vele interagerende delen. Deze interacties kunnen leiden tot zgn. emergent gedrag. In dit project wordt gestreefd naar het verkrijgen van een dieper inzicht in het complex dynamisch gedrag van recurrente netwerk motieven in biologische en fotonische netwerksystemen.

We zullen gebruik maken van onze expertise in het modelleren van lasersystemen om eerst na te gaan hoe een enkele halfgeleider ring laser kan dienen als een optische equivalent van een neuron in het zenuwstelsel. Door ring lasers te koppelen zullen we, zowel theoretisch als experimenteel, de eerste volledig optische uitvoering van neuronale netwerk motieven demonstreren. Dit kan leiden tot toepassingen in fotonica, en werpt een nieuw licht op het functioneren van neuronale verwerking van informatie.

Dan zullen we theoretisch de dynamica in biologisch netwerk motieven (zoals neuronale netwerken en gentranscriptie netwerken) onderzoeken, in aanwezigheid van tijdvertragingen tussen de verschillende elementen in het motief.

Tot slot willen we een theoretisch model ontwikkelen voor de dynamica in de regulatie van genexpressie in toxine-antitoxine systemen. Een vergelijking tussen de modellering en experimenten kan nieuw inzicht verschaffen in de nog onduidelijke in-vivo functionaliteit van toxine-antitoxine modules in bacteriële genomen.