近年来，生物节律被证明与人类的健康息息相关，备受重视，2017年诺贝尔生理学或医学奖授予了生物节律开创性的工作。除了人们熟知的昼夜节律（周期约24小时），生物体内所展现的其他有节奏的规律性变化都可以被统称为生物节律，例如神经元的动作电位、基因-蛋白转录翻译过程、维持生命的心跳等。
生物节律的频率和振幅作为两个重要的物理量分别决定了上游信号的特征和强度，并进一步影响下游活动。由各种原因所导致的不正常的频率或振幅会造成节律紊乱进而引起各种生理疾病，如睡眠障碍、二型糖尿病、肥胖等。所以，如何精确调控生物节律的频率和振幅使其恢复正常成为重要的科学问题。早期有学者通过大规模计算，开创性地研究了频率和振幅可调性与节律系统反馈回路模式之间的联系；近期也有学者提出了一些生物学上可行的频率振幅控制器，通过计算也给出了验证。但是，有关生物节律频率和振幅的调控尚缺少系统性、普适性的理论进展，更为重要的是，仍然缺少一种基于数学理论的计算方法用于提前设计能够在复杂时空系统精确调节频率振幅的控制器。
《自然-通讯》（Nature Communications）10月8日，在线发表了复旦大学数学科学学院秦伯韡博士、赵磊博士和林伟教授的论文（Research Article）《生物振荡系统的调频调幅控制器及最优能量实现》（“A frequency-amplitude coordinator and its optimal energy consumption for biological oscillators”）。该成果系统性地用严格的数学理论和普适的计算方法准确地设计了可用于调节时空生物振荡器内在频率和振幅的控制器。该方法可以普适性地应用于不同尺度带有扩散现象的生物节律模型，实现频率振幅的可算可控。该成果也将有关生物振荡系统频率振幅调制的早期理论成果成功推至“时空复杂系统”之中。
该工作中，研究人员将生物科学问题与应用数学方法紧密结合，提出了一种可行的研究方法，可以为生物节律调频调幅的实验性研究提供理论支撑，有望加速这一方向的后续发展。秦伯韡是第一作者，秦伯韡、林伟是共同通讯作者。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-26182-2
