To simplify the analysis of Boolean networks, a reduction in the number of components is often considered. A popular reduction method consists in eliminating components that are not autoregulated, using variable substitution. In this work, we show how this method can be extended, for asynchronous dynamics of Boolean networks, to the elimination of vertices that have a negative autoregulation, and study the effects on the dynamics and interaction structure. For elimination of non-autoregulated variables, the preservation of attractors is in general guaranteed only for fixed points. Here we give sufficient conditions for the preservation of complex attractors. The removal of so called mediator nodes (i.e. vertices with indegree and outdegree one) is often considered, and frequently does not affect the attractor landscape. We clarify that this is not always the case, and in some situations even subtle changes in the interaction structure can lead to a different asymptotic behaviour. Finally, we use properties of the more general elimination method introduced here to give an alternative proof for a bound on the number of attractors of asynchronous Boolean networks in terms of the cardinality of positive feedback vertex sets of the interaction graph.


翻译:为了简化对布林网络的分析,通常会考虑减少组件的数量。流行的减少方法包括消除非自动调节的部件,使用可变替代。在这项工作中,我们展示了如何将这种方法推广到消除对布林网络有负面自动调节作用的脊椎,并研究对动态和互动结构的影响。为了消除非自动调节变量,通常只对固定点保证保护吸引者。我们在这里为保存复杂的吸引者提供了充分的条件。经常考虑删除所谓的调解人节点(即,具有度和度外的顶点),而且往往不会影响吸引者景观。我们明确指出,这种情况并非总是发生,在某些情况下,即使互动结构的微妙变化也会导致不同的静态行为。最后,我们使用此处引入的较一般的消除方法的特性,为固定点的吸引者人数提供了替代证据。从正态反馈平面的图形互动角度看,我们使用较笼统的消除方法的特性,为固定吸引者人数的束缚提供了替代证据。

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