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电磁感应和辐射下可激发介质中靶波的稳定性

DOI:10.1016/j.physa.2019.01.098 期刊:Physica A: Statistical Mechanics and its Applications 出版年份:2019 更新时间:2025-09-24 05:04:30
摘要: 局部周期性刺激可在可激发介质中触发稳定的脉冲波和靶波,其潜在机制在于每个细胞通过持续驱动与外部强迫保持同步。当介质受到具有多样性的外部强迫作用时,确实会诱发局部兴奋性差异和异质性。当靶波形成并传播时,介质将发生调制——例如窦房结可发出电信号并在心脏组织中发展出靶波,进而完全控制心跳节律。实际上,当介质受到外部电刺激时,其内部电磁场分布会发生改变;因此在信息编码和信号传播过程中,电磁感应效应变得至关重要。 本文采用Morris-Lecar模型描述介质的局部动力学特性,并考虑感应电流以表征电磁感应效应。随后通过人工诱导异质性来研究具有电磁感应(甚至以高斯白噪声描述的辐射效应)的可激发介质中靶波的形成与发展。分别考察兴奋性差异和离子通道电导率的异质性,从而建立不同类型的人工异质性以探究靶波的稳定性。研究发现:随着电磁辐射强度的增加,靶波会出现碎裂现象。
作者: Yin Zhang,Fuqiang Wu,Chunni Wang,Jun Ma
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研究概述 实验方案

研究电磁感应和辐射作用下可激发介质中靶波的稳定性。

通过兴奋性或离子通道电导(尤其是钙通道)的梯度差异,可以形成并稳定靶波。电磁辐射会导致靶波解体,这表明其可用于抑制心脏组织中有害的螺旋波。该发现揭示了电磁影响下的波动力学机制,对控制心律失常具有启示意义。

该研究基于数值模拟和特定模型(Morris-Lecar模型),可能无法完全反映真实的生物复杂性。采用高斯白噪声来表征电磁辐射是一种简化处理。其应用具有理论性,主要聚焦于心脏组织和神经细胞系统,在推广至其他可兴奋介质时可能存在局限性。

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