ЭХО И СОЛИТОНПОДОБНЫЕ РЕЖИМЫ В ВОЗБУДИМЫХ СРЕДАХ

Морнев О. А., Асланиди О. В.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292, Пущино Московской обл., Россия; E-mail: mornev@venus.iteb.serpukhov.su );; Пущинский государственный университет, 142292, Пущино Московской обл., Россия
Рассмотрены явления, связанные с отражением импульсов возбуждения (эхо) в возбудимых средах различной природы, преимущественно биологических. В случае биологических возбудимых сред такие режимы должны приводить к патологии: они расстраивают скоординированные процессы управления в подсистемах живого организма, функционирующих на основе однонаправленной передачи электрических сигналов (нервная система, сердце). До последнего времени появление эховолн связывали со взаимодействием распространяющихся импульсов с геометрическими и/или функциональными неоднородностями возбудимой среды, и в этом направлении было выполнено значительное количество исследований - как экспериментальных, так и теоретических. Недавно в численных экспериментах с упрощёнными моделями возбудимых сред рядом исследователей (включая авторов настоящего сообщения [1]) были открыты принципиально новые - солитоноподобные - режимы взаимодействия импульсов возбуждения: отражение (а не гашение) импульсов при их столкновениях друг с другом и непроницаемыми "препятствиями". На основе полученных данных нами была высказана гипотеза математического характера [1], позволяющая вести эффективный поиск солитоноподобных режимов в системах уравнений типа "реакция-диффузия". Используя эту гипотезу, оказалось возможным обнаружить эффекты отражения сталкивающихся импульсов возбуждения в численных экспериментах с точными количественными моделями нервного волокна [2-4] и волокна Пуркинье сердца, описывающимися уравнениями Ходжкина-Хаксли и Мак-Аллистера-Нобла-Тсиена. В результате выявлен универсальный феноменологический механизм солитоноподобных режимов и предвычислены условия их наблюдаемости в экспериментах с реальными физиологическими объектами. Изучение солитоноподобных режимов в двумерных возбудимых средах предвещает ряд необычных эффектов [5].
  1. Морнев О. А., Асланиди О. В„ Алиев P. P., Чайлахян Л. М.// ДАН, 1996, т. 347, с.123-125.
  2. Асланиди О. В., Морнев О. А.// Биофизика, 1996, т. 41, с. 953-959.
  3. Асланиди О. В., Морнев О. А.// Письма в ЖЭТФ, 1997, т. 65, с. 553-558.
  4. Морнев О. А., Асланиди О. В.// Биологические мембраны. 1997, т. 14, с. 621-625.
  5. Морнев О. А., Асланиди О. В., Чайлахян Л. М.// ДАН, 1997, т. 353, с. 682-686.