Estudio de Monte Carlo de un modelo de intercambio de dos compartimentos de difusión

Los modelos de intercambio multisitio se han aplicado con frecuencia para cuantificar mediciones de relajación transversal y difusión en tejidos vivos. Aunque la simplicidad de tales modelos es atractiva, la relación precisa de los parámetros del modelo con las propiedades del tejido puede ser difícil de determinar. Aquí, investigamos numéricamente un modelo de intercambio de dos compartimentos (Kärger) aplicado a la difusión en un sistema de cilindros paralelos idénticos empaquetados aleatoriamente con paredes permeables, que representan células con membranas permeables y que pueden servir particularmente como un modelo para los axones en la sustancia blanca del cerebro. Al realizar simulaciones de Monte Carlo de difusión restringida, mostramos que el modelo de Kärger puede proporcionar una descripción razonable y de grano grueso de la señal ponderada por difusión en el límite de tiempo largo, siempre que las membranas celulares sean suficientemente impermeables, es decir, siempre que el tiempo de residencia en una célula sea mucho mayor que el tiempo que lleva difundir a través de ella. Para permeabilidades mayores, el tiempo de intercambio obtenido al ajustar el modelo de Kärger sobreestima el tiempo de intercambio real, lo que lleva a un valor subestimado de la permeabilidad de la membrana celular.