Con l'avvento di computer potenti e avanzate tecniche sperimentali, sta diventando comune di utilizzare algoritmi matematici per studiare complicati sistemi fisici, qualcosa che non poteva essere fatto facilmente come recentemente come 20 anni fa. Sistemi fisiologici sono un esempio di un sistema che può essere compreso e studiato con la matematica. Matematica può illuminare la funzione di alcuni sistemi di corpo senza procedure invasive.
Cardiaci modellazione
Matematica può mostrare come il cuore pompa il sangue attraverso il corpo. Il cuore è un muscolo che contiene diversi scomparti che "battere" in tempi diversi per spingere il sangue attraverso il cuore e nel corpo. Queste battute sono create da segnali elettrici, che si contraggono il muscolo cardiaco. La matematica è un linguaggio naturale per comprendere il fenomeno fisico di energia elettrica, quindi un progetto è quello di utilizzare la matematica per studiare i segnali elettrici come propagare attraverso il cuore, soprattutto perché questo può portare a problemi potenzialmente fatali come aritmie cardiache. Equazioni differenziali ordinarie e parziali sono comunemente utilizzate per modellare questi segnali.
Formazione di pattern
Formazione di pattern è un argomento fisiologico che non è stato capito bene fino a quando i matematici ha studiato l'argomento. Formazione di pattern ha una vasta gamma di applicazioni in chimica, fisica e biologia, ma la formazione di pattern in fisiologia si occupa di morfogenesi, o lo sviluppo delle cellule in un modello o una forma (ad esempio il cappotto su un leopardo, o la formazione di una mano umana). Questi modelli sono disciplinati dalle equazioni di reazione-diffusione, che sono un insieme di equazioni differenziali parziali che includono termini di reazione e la diffusione. I modelli creati da queste equazioni possono essere modellati con un computer, che sarebbe un progetto interessante.
Modellazione del sistema immunitario
Il sistema immunitario è un altro sistema fisiologico che ha visto un beneficio da modelli matematici. Matematica può essere utilizzato per comprendere come il sistema immunitario risponde ad organismi come batteri o virus invasori. Equazioni differenziali ordinarie e modelli ad agenti possono essere utilizzati per comprendere come queste interazioni si svolgono. Ad esempio, si può essere interessati a determinare come la crescita di una popolazione di cellule del sistema immunitario conduce alla morte delle cellule batteriche. Si tratta di un semplice esempio di un sistema di predatore-preda.
Modellazione di parete/flusso di sangue arterioso
Matematica può essere utilizzato per modellare l'interazione tra sangue e pareti arteriose che scorre attraverso le arterie. Ci sono molte equazioni stabiliti che possono descrivere il flusso del fluido generale, come ad esempio le equazioni di Navier-Stokes. Tuttavia, analizzando come sangue interagisce con oggetti solidi con una forma insolita (quali arterie) può richiedere una notevole potenza di calcolo. Un progetto potenziale potrebbe essere per vedere come il sangue scorre in un'arteria che contiene una placca, una comune causa di infarti e ictus.