【摘要】：本文主要以生物物理的角度研究神經(jīng)系統(tǒng)和心肌組織的電活動行為。而其行為呈現(xiàn)豐富的非線性特質(zhì)。有必要借助非線性動力學(xué)和統(tǒng)計物理方法,研究電磁激勵下神經(jīng)系統(tǒng)和心肌組織的動力學(xué)行為,對于復(fù)雜動力學(xué)生物系統(tǒng)及功能有重要的理論指導(dǎo)意義。具體內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)由神經(jīng)元構(gòu)成神經(jīng)系統(tǒng)群體在電磁輻射下同步行為的研究�；谝粋�考慮電磁感應(yīng)效應(yīng)的Hindmarsh-Rose神經(jīng)元耦合模型,采用數(shù)值模擬和統(tǒng)計分析的方法研究耦合神經(jīng)元和網(wǎng)絡(luò)中引入外界電磁輻射下同步的問題。模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn):同步行為依賴于耦合強度和電磁輻射;合適的電磁輻射可以有效地實現(xiàn)節(jié)律同步。結(jié)果提示了電磁輻射對神經(jīng)系統(tǒng)同步行為(信息處理)有調(diào)控作用。(2)心肌組織中引入時變電磁場的時空動力學(xué)研究�；谠嫉腇itzhugh-Nagumo模型,采用數(shù)值模擬和斑圖的方法研究心肌組織的時空動力學(xué)問題。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在電磁感應(yīng)下,楔子狀初始態(tài)可以誘發(fā)和形成穩(wěn)定螺旋波。接著,引入外界電磁輻射,在心肌組織中發(fā)現(xiàn)螺旋波的斷裂,并呈現(xiàn)湍流態(tài)。結(jié)果有助于理解心臟在強電磁輻射下突然心率紊亂等問題。(3)具有電磁感應(yīng)神經(jīng)系統(tǒng)在相位噪聲作用下膜電位的相干共振研究�；谠嫉腍odgkin-Huxley神經(jīng)元模型,引入磁通量描述電磁感應(yīng)效應(yīng),使用具有記憶效應(yīng)和非線性特征的憶導(dǎo)實現(xiàn)膜電位與磁通量之間的耦合,采用數(shù)值模擬和統(tǒng)計分析的方法研究神經(jīng)元膜電位的動力學(xué)響應(yīng)和相變等問題,結(jié)果發(fā)現(xiàn)膜電位的信噪比圖譜呈現(xiàn)雙峰相干共振現(xiàn)象,不同于一般狀態(tài)下的一次共振,這就提示了神經(jīng)系統(tǒng)有兩次達(dá)到信息最大或最優(yōu)的機會。(4)具有電磁感應(yīng)的可激發(fā)介質(zhì)在電磁輻射下波傳導(dǎo)的研究�；诳杉ぐl(fā)介質(zhì)的心肌組織模型,采用數(shù)值模擬和斑圖的方法研究時空動力學(xué)行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn):引入局部周期刺激,可以引起持續(xù)的靶波;再引入電磁輻射,穩(wěn)定的靶波破裂演化成螺旋波。結(jié)果將有助于解釋持續(xù)電磁場作用下的心臟病變的潛在機理。通過上述的討論,電磁感應(yīng)下的神經(jīng)元和心肌組織模型不僅繼承原有的動力學(xué)機制,而且豐富了更為實際的生物物理電活動。有助于我們進(jìn)一步認(rèn)知和研究大腦和心臟。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R318.04
【圖文】：

色[2]。而電活動行為包含了大量、豐富的信經(jīng)元和心肌組織的結(jié)構(gòu)、表述模型等方面進(jìn)心肌組織的概述功能的基本單位是神經(jīng)元[3]，它由輸入信號以及編碼之后信號傳輸?shù)妮S突組成。通常情中，細(xì)胞的突起延申到身體各個部位的器官理的功能。模擬神經(jīng)元輸入的前端部位——類似于樹枝狀，不斷從根部分化，再分化成位，等待接受信息的輸入。然而，輸出部位，表面光滑，分支較少，與其它神經(jīng)元保持值得一提的是，相互神經(jīng)元之間接觸的結(jié)構(gòu)，它主要有兩種傳遞形式：其一是化學(xué)突觸細(xì)胞，雖然本身不能直接參與放電，但對神而且具有大量的數(shù)量存在于大腦細(xì)胞中。神 1.1 所示：

碩士學(xué)位論文 NiiiixNFxxF12221;i 表示鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點位置，N 是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點個數(shù)，符號算。同步因子 R->1 表示網(wǎng)絡(luò)中的行為接近完美同步，而步，紊亂。對此，更小的同步因子有利于形成規(guī)則的時效應(yīng)的憶導(dǎo)，有它參與的電路非常敏感于磁通量初始值量 初 始 值 計 算 最 大 李 雅 普 洛 夫 指 數(shù) 的 分 布 。 參 .0,d=5.0,r=0.006,s=4.0,Iext=1.71,k=0.9,k1=0.4，k2=0李雅普洛夫指數(shù)，為了簡化，變量 x,y,z 的初始值選擇以，計算的李雅普洛夫指數(shù)分布如圖 2.1.

碩士學(xué)位論文而其它初始值不同如（0.3，0.1，0.2，0.0），（0.1，0.2，0.3，0.0擇的結(jié)果可以消除因磁通量初始值多變而影響的效果。通過計算誤差函兩個神經(jīng)元之間的同步尺度，其函數(shù)定義如下：() ().(,,,)() ()() ()() ()tteeeextxtytytztztxyz (2.6先，我們研究缺少神經(jīng)元相互耦合強度而通過外界電磁輻射強度下驅(qū)動元之間的集體行為。外界刺激電流選擇為 1.71，當(dāng)外界電磁輻射應(yīng)用不，計算沒有雙向耦合的兩個神經(jīng)元的膜電位輸出，結(jié)果如圖 2.2 所示：

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本文編號：2790534