Nöronal ve endokrin hücrelerde gözlenen elektriksel aktivitelerin modellenmesi, doğrusal olmayan diferansiyel denklem sistemleri, dinamik sistemler teorisi ve parametrik duyarlılık analizleri ile yakından ilişkilidir. İyon kanallarının kapılanma kinetikleri, geribildirim mekanizmaları ve membran potansiyeli dinamikleri, çoğunlukla Hodgkin–Huxley tipinde tanımlanan yüksek boyutlu nonlineer ODE sistemleriyle ifade edilir. Bu modellerde aktivasyon ve inaktivasyon değişkenleri, zaman ölçeklerinin ayrıştığı çoklu yavaş/hızlı dinamik rejimlere sahiptir ve bu rejimler faz düzlemi analizi, asimptotik yöntemler ve dominans ölçeklendirme (dominant scale analysis) yaklaşımlarıyla incelenebilir.
Nöronal osilasyonların sürekliliği, periyodisitesi ve gerilme-gevşeme (relaxation) davranışları, model parametrelerinin küçük pertürbasyonları altında incelenerek negatif geri bildirimli süreçlerin göreli katkıları matematiksel olarak ayrıştırılabilir. Bu çerçevede, katkı analizi (contribution analysis) ve zaman sabiti pertürbasyon teknikleri, n ve h gibi iki yavaş değişkenin dinamikteki işlevsel rollerini nicel olarak belirlemeye imkan verir.
Endokrin sistem özelinde, kortikotrop hücrelerde CRH ve AVP’nin oluşturduğu farklı uyarı paternleri, iyon kanal iletkenliklerinin (conductance) parametrik değişimleri üzerinden modellenmiş ve elde edilen diferansiyel denklemler, deneysel verilerle tutarlı çözümler üretmiştir. Benzer biçimde, ventrikül kardiyomiyositleri için geliştirilen matematiksel modeller; voltaj kelepçesi (voltage clamp) protokollerinden elde edilen akım–gerilim ilişkilerinin optimizasyon temelli parametrizasyonuyla çözümlenmiş ve sistemin aksiyon potansiyeli üretim koşulları faz uzayı analizleri ile incelenmiştir.
Bu matematiksel çerçeve, biyofiziksel süreçlerin modellenmesinde deterministik nonlineer sistemlerin gücünü ortaya koymakta; hem deneysel sonuçların yorumlanmasına hem de hücresel düzeyde yeni mekanistik hipotezlerin geliştirilmesine olanak sağlayan bütüncül bir yaklaşım sunmaktadır.