Reconstructing Boolean Network Models of Systems with Complex Oscillatory Dynamics

Bc. Oto Stanko

Diplomová práce

Anotace:

Táto práca sa zaoberá inferenciou boolovských sietí biologických systémov s komplexnou oscilačnou dynamikou. Práca zavádza jednotný inferenčný proces, ktorý kombinuje viaceré metódy inferencie a zahŕňa rôzne zdroje údajov vrátane ODE modelov, experimentálnych časových rád a formálnych dynamických špecifikácií na konštrukciu booleovských modelov schopných zachytiť nepravidelné oscilácie. Prístup je demonštrovaný na troch biologických systémoch: predátor-korisť, estrálny cyklus hovädzieho dobytka a ľudský menštruačný cyklus. V práci sa posudzujú statické a dynamické vlastnosti odvodených modelov, pričom sa zdôrazňujú silné stránky a obmedzenia navrhovanej metodiky pri rekonštrukcii biologicky relevantných modelov.

Abstract:

This thesis explores inference of Boolean networks of biological systems with complex oscillatory dynamics. The work introduces a unified inference workflow that combines multiple state-of-the-art methods and incorporates diverse data sources including ODE models, experimental time series, and formal dynamic specifications to construct Boolean models capable of capturing irregular oscillations. The approach is demonstrated through three case studies: a predator-prey system, the bovine estrous cycle, and the human menstrual cycle. The thesis evaluates the static and dynamic properties of the inferred models, highlighting both the strengths and limitations of the proposed methodology in reconstructing biologically relevant models.

Keywords

Boolean network, systems biology, hormonal cycle, bovine estrous cycle, inference

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 21. 5. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 20. 6. 2025
• Vedoucí: doc. RNDr. David Šafránek, Ph.D.
• Oponent: RNDr. Matej Troják, Ph.D.

Masarykova univerzita

Fakulta informatiky

Magisterský studijní program / obor:
Umělá inteligence a zpracování dat / Bioinformatika a systémová biologie