離子通道中毒下螺旋波的相變.pdf

1、螺旋波是系統(tǒng)遠離平衡態(tài)時由于系統(tǒng)自組織形成的一類特殊斑圖，在心肌、大腦皮層、化學反應系統(tǒng)中都能觀測到螺旋波的存在。心肌中螺旋波的存在會導致心動過速，它的存在被認為是心室失顫的一種機制，而心室失顫會引發(fā)心臟猝死；大腦皮層中也有螺旋波的存在，研究發(fā)現(xiàn)大腦皮層的螺旋波對電信號的傳播有積極作用，能讓電信號穿越靜息區(qū)使信號傳遞得以延續(xù)。因此，研究如何去消除生物體中有害的螺旋波和應用對生物體有益處的螺旋波是十分重要的。本文研究了基于離子通道中毒引起

2、螺旋波的相變(破裂、死亡)，分析了中毒比率、中毒區(qū)域大小、中毒速度快慢等分岔參數(shù)引起螺旋波相變的臨界值。用二維空間的神經元網絡更能確切描述神經系統(tǒng)某些功能區(qū)信號傳遞方式，其研究結果可能對認識生物體不同中毒所導致的部分功能喪失原因提供重要的信息參考，并理解一些生物體對藥物中毒后的反應。如：生物體在輕度中毒下仍然能維持基本的活動，而深度中毒則導致神經系統(tǒng)部分功能癱瘓，如昏迷和失去知覺等。具體研究內容和結果如下：
　　 基于復雜網絡方

3、法，在二維空間構造各類拓撲結構的網絡來模擬。Hodgkin-Huxley神經系統(tǒng)的螺旋波生長演化過程。定義了離子通道中毒比率，即有效的鉀離子或者鈉離子通道對整個離子通道數(shù)的比率，基于平均場理論定義了統(tǒng)計量同步因子，用來探測螺旋波是否發(fā)生相變，理論上小的同步因子對應螺旋波的存活，超過一定臨界值則螺旋波破裂或者死亡。二維規(guī)則網絡下研究了：1)不同離子通道中毒比率下全網絡上離子通道中毒引起螺旋波的相變；2)不同離子通道中毒比率下局部網絡上離子

4、通道中毒引起螺旋波的相變；3)不同離子通道中毒比率下網絡上離子通道中毒區(qū)域隨時間動態(tài)增長時誘發(fā)螺旋波的相變。基于小世界Hodgkin-Huxley神經元網絡研究了不同離子通道中毒比率下全網絡離子通道中毒引起螺旋波的相變。
　　 研究結果發(fā)現(xiàn)無通道噪聲時，全局離子通道深度中毒時(鉀離子和鈉離子)，易引起螺旋波的死亡網絡進入均勻態(tài)，發(fā)生相變時鉀離子和鈉離子通道中毒比率有所不同，同步因子的最大值也不同，可能機理是鉀離子和鈉離子通道中毒