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相似文献
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1.
高继华  王宇  张超  杨海朋  戈早川 《物理学报》2014,63(2):20503-020503
研究了复Ginzburg-Landau方程系统中模螺旋波与其他斑图在同一平面内的竞争行为,发现演化结果在系统参数平面内可分为四个主要区域:在I区和III区中,模螺旋波与相螺旋波相比稳定性较差,模螺旋波的空间被相螺旋波所入侵.在II区中,模螺旋波具有较强的稳定性,相螺旋波的空间被模螺旋波所入侵.在IV区内,由于时空混沌所导致的频率不稳定性,演化的结果较为复杂.我们通过对模螺旋波、相螺旋波以及时空混沌的频率分析,发现当模螺旋波的系统参数为α1=-1.34,β1=0.35时,较高频率的模螺旋波具有较好的稳定性,高频模螺旋波可以入侵低频斑图空间.竞争结果主要受系统变量实部的频率影响,频率分析所得到的理论结果与数值实验结果符合得非常好.  相似文献   

2.
潘飞  黎维新  王小艳  唐国宁 《物理学报》2015,64(21):218202-218202
通过让心肌细胞钠离子通道的触发门变量延迟打开, 使介质具有激发延迟能力, 介质延迟激发时间随控制电压和刺激频率增加而增加, 当控制电压超过一个阈值时, 延迟激发介质具有低通滤波作用:低频波可以连续通过, 而高频波不能连续通过. 本文用Luo-Rudy相I模型研究了介质延迟激发对螺旋波和时空混沌的影响, 数值模拟结果表明: 当控制电压超过阈值时, 介质的延迟激发可有效消除螺旋波和时空混沌; 从小逐渐增大控制电压, 在钙最大电导率较小情况下, 延迟激发会导致介质激发性降低, 使螺旋波漫游幅度增大, 直至传导障碍导致螺旋波消失; 当钙最大电导率较大时, 延迟激发会导致螺旋波失稳变弱, 这样当控制电压增加到一定值时, 时空混沌可以演化成漫游螺旋波, 当控制参数被适当选取时, 观察到漫游幅度大的螺旋波漫游出系统边界消失现象, 继续增大控制电压将导致时空混沌直接消失.  相似文献   

3.
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   

4.
钟敏  唐国宁 《物理学报》2010,59(5):3070-3076
本文以LuoRudy91模型为基础,研究心脏组织中的螺旋波和时空混沌的抑制.提出应用钙离子通道激动剂来提高慢速内行钙离子流的最大电导率—Gsi,达到抑制螺旋波和时空混沌的目的.研究结果表明:该方法可以有效抑制心脏组织中的螺旋波和时空混沌,即使系统出现含时外行钾离子流的最大电导率—GK分布不均匀,该控制方法仍然有效.对控制机理进行了分析.  相似文献   

5.
突然的心脏死亡常常由心脏的心律失常引起,而心律失常常与后除极化有关.本文采用人类心脏模型研究了二维心肌组织中存在螺旋波或其他波斑图下后除极化的发生,通过改变L型钙电导和快钾电导让螺旋波演化,观察后除极化在空间的分布.研究发现:在单细胞和一维情况下不出现后除极化时,螺旋波可导致相II型和相III型早期后除极化、延迟后除极化、增强的自动性,以及延时激发和延时增强自动性的出现;还观察到螺旋波导致膜电位在动作电位I期出现弱振荡;后除极化一般出现在螺旋波波核区域,它是由螺旋波的相奇异点引起.后除极化也可以分布在更大的范围,当参数选取适当时,出现早期后除极化、延迟后除极化、增强自动性的空间点在空间呈螺旋线分布,展示记忆效应.通过观察各种离子电流变化发现:当激发细胞的钠电流很小时可诱发L型钙电流、钠钙交换电流的增大和慢钾电流、快钾电流的减少,导致各种后除极化的产生,因此增大钠电流可有效抑制后除极化的发生.  相似文献   

6.
高加振  谢玲玲  谢伟苗  高继华 《物理学报》2011,60(8):80503-080503
采用FitzHugh-Nagumo方程,研究了二维时空系统中螺旋波的控制问题,利用相空间压缩方法对部分系统变量的振幅进行限制从而影响螺旋波的稳定性.研究表明,控制过程可分为三个不同的阶段:在较小压缩限条件下螺旋波可以被完全消除,系统进入均匀定态;在较大的压缩限条件下螺旋波能够稳定存在,而且其振荡频率不随控制参数的改变而发生变化;当压缩限介于上述两者之间时,系统表现为时空混沌态.对上述控制过程进行了进一步的讨论,研究了不同控制参数条件下的系统斑图、变量的演化、相空间轨道等性质,并且对振幅函数和振荡频率特征进 关键词: 螺旋波 相空间压缩 FitzHugh-Nagumo方程  相似文献   

7.
乔成功  王利利  李伟恒  唐国宁 《物理学报》2013,62(19):198201-198201
在某些情况下, 心肌细胞外的钾离子浓度是变化的, 钾离子的横向扩散会导致细胞外钾离子的聚集和产生钾扩散耦合, 用考虑钾扩散耦合的Luo-Rudy相I心脏模型研究了钾扩散耦合对螺旋波动力学的影响. 数值模拟结果表明: 当钾扩散耦合比较强时, 钾扩散耦合使细胞外钾离子浓度先升高, 然后做规则振荡, 导致螺旋波做无规则漫游; 观察到螺旋波的波臂宽度和频率随钾扩散耦合的强度增大而减小, 这样, 当钾扩散耦合足够强时, 钾扩散耦合可以消除螺旋波和时空混沌. 关键词: 钾扩散耦合 螺旋波 时空混沌  相似文献   

8.
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   

9.
李伟恒  潘飞  黎维新  唐国宁 《物理学报》2015,64(19):198201-198201
本文采用Bär-Eiswirth模型研究了两层可激发介质中螺旋波的动力学, 两层介质采用抑制和兴奋性非对称耦合. 数值模拟结果表明: 兴奋性非对称耦合可以促进两个不同频率的螺旋波锁频, 即使初始频率相差大, 两螺旋波也能实现锁频, 这种耦合使两个螺旋波具有最强的锁频能力; 当两层介质采用抑制性非对称耦合时, 只有当两个初始螺旋波的频率差比较小才能实现锁频, 而且比一般扩散耦合的锁频范围窄, 两螺旋波锁频能力达到最低水平; 当耦合强度和控制参数适当选取时, 抑制性和兴奋性非对称耦合既可以使其中一层介质维持螺旋波态, 使另一层介质中的螺旋波演化到静息态或低频靶波态, 也可以使两层介质中的螺旋波都漫游, 或都转变成靶波, 最后这两个靶波要么消失, 要么转变成平面波状的振荡斑图, 而且两层介质振荡是反相的, 此外在模拟中还观察到两螺旋波局部间歇锁频现象, 这些结果有助于人们理解在心脏系统中出现的复杂现象.  相似文献   

10.
采用系统中的局部不均匀性消除振荡系统中的反螺旋波. 该不均匀性在系统中成为一个波源,不断产生稳定的相波. 研究结果发现,不均匀性的尺寸大小存在一个临界值,如果低于此临界值,则系统将无法激发任何相波. 根据不均匀性形状的不同,系统分别产生靶波和行波. 此外,实验还发现靶波与反螺旋波之间以及行波与反螺旋波之间存在着不同的动态竞争. 数值计算表明,对于行波,无论是低频行波还是高频行波,都可以成功地消除系统中的反螺旋波;而对于靶波,只有低频靶波才可以消除反螺旋波. 此控制方法简单易行,且同样适用于消除向外传播的螺旋波  相似文献   

11.
单个心肌细胞内钙波的微观动力学研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
白永强  唐爱辉  王世强  朱星 《物理学报》2007,56(6):3607-3612
利用基于近场光学原理构建的全内反射荧光显微镜研究了大鼠单个心肌细胞中的钙信号. 利用这种显微镜的快速成像和高信噪比的特点,观察到单个细胞中复杂的二维钙波斑图. 分析了单个钙信号释放事件在钙波形成、运动过程中的作用. 建立在fire-diffuse-fire模型基础上的模拟显示,由基本钙释放事件组成的钙波可以在心肌细胞中稳定存在. 此研究对进一步认识活体可激发系统的微观动力学行为有指导意义. 关键词: 近场光学 全内反射荧光显微镜 心肌细胞 钙波  相似文献   

12.
乔成功  李伟恒  唐国宁 《物理学报》2014,63(23):238201-238201
在Luo-Rudy相I心脏模型中考虑了细胞外钾离子浓度的频率依赖性,并研究了细胞外钾离子浓度的延迟恢复对螺旋波动力学的影响.数值模拟结果表明,在螺旋波态下,细胞外钾离子浓度的延迟恢复会导致细胞外钾离子浓度周期振荡,其振荡周期和振幅随延迟恢复时间的增加而增加,进而导致出现呼吸螺旋波、多螺旋波共存、螺旋波做Lévy飞行式漫游、螺旋波通过不同方式消失等现象,这些结果与实验结果一致.  相似文献   

13.
An increase in cytoplasmic calcium (Ca2+ increase) is a second messenger that is often observed under ultrasound irradiation. We hypothesize that cavitation is a physical mechanism that underlies the increase in Ca2+ in these experiments. To control the presence of cavitation, the wave type was controlled in a sonication chamber. One wave type largely contained a traveling wave (wave type A) while the other wave type largely contained a standing wave (wave type B). Fast Fourier transform (FFT) analysis of a sound field produced by the wave types ascertained that stable cavitation was present only under wave type A ultrasound irradiation. Under the two controlled wave types, the increase in Ca2+ in L929 fibroblasts was observed with fluorescence imaging. Under wave type A ultrasound irradiation, an increase in Ca2+ was observed; however, no increase in Ca2+ was observed under wave type B ultrasound irradiation. We conclude that stable cavitation is involved in the increase of Ca2+ in cells subjected to pulsed ultrasound.  相似文献   

14.
应阳君  黄祖洽 《中国物理》2001,10(10):907-913
Frequency catastrophe is found in a cell Ca2+ nonlinear oscillation model with time delay. The relation of the frequency transition to the time delay is studied by numerical simulations and theoretical analysis. There is a range of parameters in which two kinds of attractors with great frequency differences co-exist in the system. Along with parameter changes, a critical phenomenon occurs and the oscillation frequency changes greatly. This mechanism helps us to deepen the understanding of the complex dynamics of delay systems, and might be of some meaning in cell signalling.  相似文献   

15.
In order to understand the influence of the substitution of europium ion for bismuth ion in the structural and photoluminescence properties of bismuth niobate, bismuth niobate ceramic powders, with different amount of europium ion, were prepared using sol–gel citrate route. The structural and morphological studies were made with X-ray diffraction, Raman, and scanning electron microscopy measurements. Rietveld’s analysis of X-ray diffraction proves the formation and increment of europium niobate phase in europium ion–substituted bismuth niobate samples with increase of europium ion concentration. Photoluminescence results also concur to that of X-ray diffraction and Raman with gradual swapping of europium ion emission from one phase to the other phase at higher concentration.  相似文献   

16.
Energetic particles are used for inducing chemical reactions as well as for modifying the properties of materials with regard to their bulk and surface chemical behavior. The effects are partly caused by radiation damage or phase intermixing, partly by the chemical properties of the individual bombarding particles. In this contribution a survey of relevant applications of these techniques is presented:

1) Chemical reactions of implanted and recoil atoms and their use for syntheses, doping and labeling of compounds.

2) The formation of thin films by decomposing chemical compounds with ion beams.

3) Catalytic effects on substrates treated by sputtering or ion implantation. Recent results with nonmetallic substrates are reviewed. Mainly hydrogenation reactions at a solid/gas interface or redox reactions at an electrified solid/liquid interface are mentioned.

The present status and future prospects of these kinds of investigations will be discussed.  相似文献   

17.
Progressive saturation EPR measurements and EPR linewidth determinations have been performed on spin-labeled lipids in fluid phospholipid bilayer membranes to elucidate the mechanisms of relaxation enhancement by different paramagnetic ion salts. Such paramagnetic relaxation agents are widely used for structural EPR studies in biological systems, particularly with membranes. Metal ions of the 3d and 4f series were used as their chloride, sulfate, and perchlorate salts. For a given anion, the efficiency of relaxation enhancement is in the order Mn(2+) > or = Cu(2+) > Ni(2+) > Co(2+) approximately Dy(3+). A pronounced dependence of the paramagnetic relaxation enhancement on the anion is found in the order ClO(-)(4) > Cl(-) > SO(2-)(4). This is in the order of the octanol partition coefficients multiplied by spin exchange rate constants that were determined for the different paramagnetic salts in methanol. Detailed studies coupled with theoretical estimates reveal that, for the chlorides and perchlorates of Ni(2+) (and Co(2+)), the relaxation enhancements are dominated by Heisenberg spin exchange interactions with paramagnetic ions dissolved in fluid membranes. The dependence on membrane composition of the relaxation enhancement by intramembrane Heisenberg exchange indicates that the diffusion of the ions within the membrane takes place via water-filled defects. For the corresponding Cu(2+) salts, additional relaxation enhancements arise from dipolar interactions with ions within the membrane. For the case of Mn(2+) salts, static dipolar interactions with paramagnetic ions in the aqueous phase also make a further appreciable contribution to the spin-label relaxation enhancement. On this basis, different paramagnetic agents may be chosen to optimize sensitivity to different structurally correlated interactions. These results therefore will aid further spin-label EPR studies in structural biology.  相似文献   

18.
Abstract

Depth distributions of implanted Mg+- and Ca+-ions and the corresponding radiation damage were studied for different channeling orientations of silicon crystals. The shape of the implantation profiles is discussed by using simple models for dechanneling and energy loss processes. A correlation between dechanneling, damage production and depth distributions of the channeled ions could be observed. This correlation is seen by the maxima shifts in damage and implanted ion distributions between channel and random incidence.  相似文献   

19.
邝玉兰  唐国宁 《物理学报》2012,61(10):100504-100504
以Luo-Rudy相I心脏模型为基础,研究心脏中螺旋波和时空混沌的控制,提出了两种控制方法: (Ⅰ)通过交替改变细胞外钾离子浓度来产生平面波,再利用弱外电场辅助平面波抑制螺旋波和时空混沌; (Ⅱ)先提高细胞外钾离子浓度,然后利用外电场激发波的方式产生平面波,再用平面波去抑制螺旋波和时空混沌. 研究结果表明,只要适当选择控制参数,这两种方法都能够有效抑制螺旋波和时空混沌. 当心肌出现局部缺血时,在心肌缺血处就会出现高的细胞外钾离子浓度,在这种情况下, 可以采用电场发射波的方法来抑制心脏中的螺旋波和时空混沌.对这些控制方法的优点和控制机制做了解释.  相似文献   

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