離子通道中毒下螺旋波的相變.pdf

1、螺旋波是系統(tǒng)遠(yuǎn)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(xué)反應(yīng)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(dǎo)致心動過速，它的存在被認(rèn)為是心室失顫的一種機(jī)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(yīng)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(jīng)元網(wǎng)絡(luò)更能確切描述神經(jīng)系統(tǒng)某些功能區(qū)信號傳遞方式，其研究結(jié)果可能對認(rèn)識生物體不同中毒所導(dǎo)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(yīng)。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(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)部分功能癱瘓，如昏迷和失去知覺等。具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)方

3、法，在二維空間構(gòu)造各類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)來模擬。Hodgkin-Huxley神經(jīng)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(yīng)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(wǎng)絡(luò)下研究了：1)不同離子通道中毒比率下全網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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?；谛∈澜鏗odgkin-Huxley神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)研究了不同離子通道中毒比率下全網(wǎng)絡(luò)離子通道中毒引起螺旋波的相變。
　　 研究結(jié)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(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(jī)理是鉀離子和鈉離子通道中毒