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相似文献
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1.
钱郁 《物理学报》2012,61(15):158202-158202
本文首先研究了时空调制对可激发介质中周期螺旋波波头动力学行为的影响. 随着时空调制的增大, 螺旋波经历了周期螺旋波、外滚螺旋波、旅行螺旋波和内滚螺旋波的显著变化. 通过定义序参量来定量的描述由时空调制引起的螺旋波在不同态之间非平衡跃迁的临界条件, 及漫游螺旋波波头圆滚圆半径随调制参数的变化情况. 当时空调制增大到某个临界值时, 螺旋波发生了破碎; 再增加时空调制, 螺旋波则发生了衰减, 系统最终演化为空间均匀静息态. 在文中给出了螺旋波发生破碎和衰减的机理和原因. 最后将时空调制方法运用于漫游螺旋波, 实现了将漫游螺旋波控制成周期螺旋波, 或将其控制为空间均匀静息态.  相似文献   

2.
韦宾  唐国宁  邓敏艺 《物理学报》2018,67(9):90501-090501
在Greenberg-Hasting元胞自动机模型中引入了正常元胞和老化元胞,并规定只有老化元胞存在早期后除极化现象且早期后除极化可以激发其他元胞.在正常元胞和老化元胞均匀分布的情况下,研究了早期后除极化对螺旋波演化行为的影响,重点探讨了早期后除极化导致的螺旋波破碎方式.数值模拟结果表明:早期后除极化在比率约为26.4%的少数情况下不对螺旋波产生影响,在其他情况下则会对螺旋波产生各种影响,包括使螺旋波漫游、漂移、波臂发生形变以及导致螺旋波破碎和消失等.观察到早期后除极化通过传导障碍消失和通过转变为反靶波消失,早期后除极化导致螺旋波破碎有8种方式,包括非对称破缺导致的破碎、对称破缺导致的破碎、同时激发双波导致的破碎、非对称激发导致的破碎、整体传导障碍导致的破碎、整体快速破碎等.分析发现这些螺旋波破碎现象都与早期后除极化产生回火波有关,得到螺旋波破碎的总比率通常约为13.8%,但是在适当选取老化元胞密度和早期后除极化的激发下,螺旋波破碎比率可达到32.4%,这些结果与心律失常致死的统计结果基本一致,本文对产生这些现象的物理机理做了简要分析.  相似文献   

3.
The effect of small-world connection and noise on the formation and transitionof spiral wave in the networks of Hodgkin-Huxley neurons are investigated in detail. Some interesting results are found in our numerical studies. i) The quiescent neurons are activated to propagate electric signal to others by generating and developing spiral wave from spiral seed in small area. ii) A statistical factor is defined to describe the collective properties and phase transition induced by the topology of networks and noise. iii) Stable rotating spiral wave can be generated and keeps robust when the rewiring probability is below certain threshold, otherwise, spiral wave can not be developed from the spiral seed and spiral wave breakup occurs for a stable rotating spiral wave. iv) Gaussian white noise is introduced on the membrane of neuronsto study the noise-induced phase transition on spiral wave in small-world networks of neurons. It is confirmed that Gaussian white noise plays active role in supporting and developing spiral wave in the networks of neurons, and appearance of smaller factor of synchronization indicates high possibility to induce spiral wave.  相似文献   

4.
B-Z反应中斑图的数值模拟及实验研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
根据B-Z反应的FKN机理得出的二维Tyson模型,用差分方法模拟了靶型波、单螺旋波、双螺旋波的形成过程.通过数值模拟发现螺旋波的组织中心是一个点缺陷,系统所有的动力学行为都受这个缺陷点的影响.在此基础上,在封闭的溴酸盐/硫酸/试亚铁灵的B-Z反应体系中,通过割断靶型波的方法,产生了双螺旋波.同时,也观察到了单螺旋波与螺旋波的破碎.这些实验结果与数值模拟结果一致.将B-Z振荡反应实验引入非线性物理实验教学中,可以扩充时空动力学的实验内容.  相似文献   

5.
This paper proposes a scheme of parameter perturbation to suppress the stable rotating spiral wave, meandering spiral wave and turbulence in the excitable media, which is described by the modified Fitzhug-Nagumo (MFHN) model. The controllable parameter in the MFHN model is perturbed with a weak pulse and the pulse period is decided by the rotating period of the spiral wave approximatively. It is confirmed that the spiral wave and spiral turbulence can be suppressed greatly. Drift and instability of spiral wave can be observed in the numerical simulation tests before the whole media become homogeneous finally.  相似文献   

6.
韦海明  唐国宁 《物理学报》2011,60(4):40504-040504
在离散可激发介质Greenberg-Hasting模型中引入交替(alternans)行为,研究了交替行为对螺旋波的影响.数值结果表明:在适当选择参数下,交替对螺旋波有很大影响,例如交替导致螺旋波的形状振荡,形成呼吸螺旋波,交替使螺旋波漫游、漂移,甚至使螺旋波漫游出系统的边界,交替使螺旋波破碎形成小螺旋波、反靶波和时空混沌等,首次在均匀介质中观察到交替导致传导障碍,使螺旋波破碎和消失,并对发生这些现象的机理进行了分析. 关键词: 离散可激发介质 螺旋波 靶波 漫游  相似文献   

7.
采用元胞自动机模型研究激发介质相对不应态对螺旋波动力学行为的影响。数值模拟表明:元胞激发阈值存在一临界区间,该区间的螺旋波周期会突然增加,并存在一最大周期,在合适的系统尺寸和状态数下,螺旋波周期不再受相对不应态的影响而只取决于系统的激发阈值;相对不应态导致螺旋波“Z”型漫游、小范围无规律漫游、花瓣状漫游、锯齿状漫游、风车状漫游等复杂的波头运动。观察到稳定螺旋波、漫游螺旋波和螺旋波消失,并对产生这些现象的机制作简要的解释。  相似文献   

8.
Spiral wave could be observed in the excitable media, the neurons are often excitable within appropriate parameters. The appearance and formation of spiral wave in the cardiac tissue is linked to monomorphic ventricular tachycardia that can denervate into polymorphic tachycardia and ventricular fibrillation. The neuronal system often consists of a large number of neurons with complex connections. In this paper, we theoretically study the transition from spiral wave to spiral turbulence and homogeneous state (death of spiral wave) in two-dimensional array of the Hindmarsh-Rose neuron with completely nearest-neighbor connections. In our numerical studies, a stable rotating spiral wave is developed and selected as the initial state, then the bifurcation parameters are changed to different values to observe the transition from spiral wave to homogeneous state, breakup of spiral wave and weak change of spiral wave, respectively. A statistical factor of synchronization is defined with the mean field theory to analyze the transition from spiral wave to other spatial states, and the snapshots of the membrane potentials of all neurons and time series of mean membrane potentials of all neurons are also plotted to discuss the change of spiral wave. It is found that the sharp changing points in the curve for factor of synchronization vs. bifurcation parameter indicate sudden transition from spiral wave to other states. And the results are independent of the number of neurons we used.  相似文献   

9.
韦海明  唐国宁 《物理学报》2011,60(3):30501-030501
通过考虑某些不应态也可以被激发,在离散可激发介质Greenberg-Hasting模型中引入早期后去极化行为,研究了早期后去极化对螺旋波的影响.数值结果表明:在适当选择参数下,早期后去极化对螺旋波有很大影响,这些影响包括使螺旋波漫游、漂移和破碎,导致螺旋波波纹被扭曲和波臂粗细交替变化,以及导致螺旋波的周期在两个值之间交替变化,产生从稳定螺旋波到呼吸螺旋波和反螺旋波的相变等.当不应态的激发阈值很高时,早期后去极化对螺旋波没有影响.对发生上述现象作了简要的讨论. 关键词: 离散可激发介质 螺旋波 早期后去极化  相似文献   

10.
甘正宁  马军  张国勇  陈勇 《中国物理 B》2008,17(11):4047-4055
In this paper, we studied the effect of Gaussian coloured noise on the formation and instability of spiral waves described by one class of modified FitzHugh--Nagumo equation. It was found that Gaussian coloured noise plays a constructive role in the formation, transition and instability of spiral wave. Too weak or too strong noise may act against the formation of spiral waves. At a certain noise level, spiral wave is maintained in a medium, in which spiral wave cannot be observed in the absence of the noise. It is difficult to make a stable spiral wave into unstable state by Gaussian coloured noise, unless the noise level is very high. The parameter regions of Gaussian coloured noise for spiral forming and spiral instability were given and discussed with numerical simulations.  相似文献   

11.
董丽劳  白占国  贺亚峰 《物理学报》2012,61(12):120509-120509
在非均匀可激发介质中,采用Barkley模型数值模拟了稀螺旋波和密螺旋波, 并对二者的动力学行为随参数的变化进行了研究. 结果发现:稀螺旋波的旋转频率随参数b的增加迅速减小,之后趋于饱和, 显示出不同于密螺旋波的行为;两种螺旋波的周期和波长随参数ε 和非均匀区域尺寸R的增加而增加,相对稀螺旋波而言,密螺旋波的性质对R的依赖更为敏感; 稀螺旋波端点的波速随R的增加而减小,与密螺旋波波速变化趋势相反. 另外,由于非均匀区域的影响,当ε 或b 超过某一临界值时,螺旋波臂上出现缺陷点.  相似文献   

12.
采用Greenberg-Hastings离散激发介质模型研究传导延迟对螺旋波动力学行为的影响.模拟结果表明:某些情况下,延迟对螺旋波动力学行为无影响;在适当参数下,可观察到螺旋波波长和波速的改变、呼吸螺旋波、多臂螺旋波以及螺旋波和反螺旋波共存现象,对产生这些现象的物理机制作了简要的解释.  相似文献   

13.
激发介质中去极化对螺旋波动力学影响的数值研究   总被引:1,自引:1,他引:0  
黎广钊  唐国宁 《计算物理》2011,28(4):626-632
考虑可激发介质的不应态可以被激发,在Bar模型中引入去极化行为,研究去极化对稳定螺旋波的影响.数值模拟结果显示,适当选择去极化阈值、去极化激发时间,可以使螺旋波漂移、漫游,甚至使螺旋波漫游出系统边界,还可以使系统出现宽臂螺旋波、双臂螺旋波、双峰波、多个螺旋波共存、时空混沌等现象.对产生这些现象的机理进行了分析.  相似文献   

14.
Two kinds of chaos can occur in cardiac tissue, chaotic meander of a single intact spiral wave and chaotic spiral wave breakup. We studied these behaviors in a model of two-dimensional cardiac tissue based on the Luo-Rudy I action potential model. In the chaotic meander regime, chaos is spatially localized to the core of the spiral wave. When persistent spiral wave breakup occurs, there is a transition from local to global spatiotemporal chaos.  相似文献   

15.
赵龙  杨继平  郑艳红 《物理学报》2013,62(2):28701-028701
实验研究发现大脑皮层电活动和信号传播有类似螺旋波的特征.本文利用包含离子通道效应的Hodgkin-Huxley神经元构造规则网络来研究螺旋波的形成机理,利用缺陷阻挡行波的方法在神经元网络中诱导到不同周期的螺旋波,分析了螺旋波产生条件和耦合强度对螺旋波的影响.同时,对脑皮层中螺旋波形成的机理进行了讨论.  相似文献   

16.
马军  ;贾亚  ;唐军  ;杨利建 《中国物理快报》2008,25(12):4325-4328
Breakup of spiral wave in the Hindmarsh-Rose neurons with nearest-neighbour couplings is reported. Appropriate initial values and parameter regions are selected to develop a stable spiral wave and then the Gaussian coloured noise with different intensities and correlation times is imposed on all neurons to study the breakup of spiral wave, respectively. Based on the mean field theory, the statistical factor of synchronization is defined to analyse the evolution of spiral wave. It is found that the stable rotating spiral wave encounters breakup with increasing intensity of Gaussian coloured noise or decreasing correlation time to certain threshold.  相似文献   

17.
马军  谢振博  陈江星 《物理学报》2012,61(3):38701-038701
实验发现大脑皮层内出现螺旋波且螺旋波对神经元电信号传递有积极作用.利用细胞网络方法从对大脑皮层观察到的螺旋波进行数值模拟.以包含温度因子的热敏神经元模型在二维空间构造规则网络,研究了神经元膜片温度参数对神经元网络中螺旋波演化影响;定义了一类统计同步因子来刻画温度因子引起螺旋波相变(破裂和死亡)的临界条件.发现在规则网络下,当温度超过一定值后螺旋波会死亡和消失而导致整个网络达到均匀同步;在考虑了弱通道噪声情况下,螺旋波温度超越一定临界值则引起螺旋波的破裂.进一步分析了暂时性发烧昏迷的可能机制在于神经系统某些功能区螺旋波传播电信号的中断.  相似文献   

18.
高继华  谢伟苗  高加振  杨海朋  戈早川 《物理学报》2012,61(13):130506-130506
以双层耦合复金兹堡-朗道(Ginzburg-Landau)方程系统为时空模型, 研究了其中的模螺旋波, 讨论了这种特殊波动现象的稳定条件和相关影响因素. 模螺旋波与该类时空系统中常见的相螺旋波相比, 其中心不存在缺陷点, 同时仅在其变量的振幅部分(而非相位部分) 表现为螺旋结构. 本文通过数值方法研究了耦合复金兹堡-朗道方程中产生模螺旋波所需要的初始和参数条件.研究表明, 当双层耦合系统的初始斑图之间的差距较大时, 才能够产生模螺旋波; 同时观察到系统在参数不匹配的条件下会发生相螺旋波向模螺旋波的转变.通过对同步函数的计算, 发现该转变过程具有非连续性.  相似文献   

19.
李伟恒  黎维新  潘飞  唐国宁 《物理学报》2014,63(20):208201-208201
采用Br-Eiswirth模型研究了两层耦合可激发介质中螺旋波的动力学,两层介质通过网络连接,即在每一层介质上,每一列选一个可激发单元作为中心点,在一层介质上同一列的可激发单元只与另一层介质上对应的中心点及其8个邻居有耦合.数值模拟结果表明:通过这种局部耦合,在适当小的耦合强度下两耦合螺旋波可实现同步,增大耦合强度会导致螺旋波漫游和漂移,造成螺旋波不同步,观察到螺旋波与静息态、低频平面波和不规则斑图共存现象.在适当强的耦合强度下,还观察到两螺旋波转变成同步的平面波消失现象.对产生这些现象的物理机理做了讨论.  相似文献   

20.
杨俊忠  章梅 《中国物理快报》2005,22(12):3195-3198
The spiral waves in a system of two-dimensional coupled oscillators with spatial period-2 structure are investigated. We find a sandwiched spiral wave where any adjacent oscillators are in anti-phase. We show that the propagation rate of the sandwiched spiral wave is insensitive to the change of the coupling constant. The influences of the local kinetics on the sandwiched spiral wave are also investigated.  相似文献   

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