РИТМЫ БИООСЦИЛЛЯТОРОВ, ОБМЕНИВАЮЩИХСЯ ИНГИБИТОРОМ

Волков Е. И., Волков Д. В., Столяров М. Н.
Отделение Теоретической Физики Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, Москва
Рассмотрена коллективная динамика систем из двух - трех одинаковых или почти одинаковых мембранных осцилляторов, генераторов ван дер Поля и Брюсселяторов, параметры которых выбраны так, что обеспечивают релаксационный характер автоколебаний. Наличие существенной разницы между характерными временами изменений независимых переменных представляется нам весьма типичным для многих биологических и химических процессов. Численно изучен механизм образования периодических аттракторов обусловленный простым диффузионным обменом медленной переменной (ингибитором), который способен замедлять движение изображающей точки по предельному циклу. Показано, что такой обмен в сочетании с жесткостью изолированных осцилляторов приводит к резкому расширению областей параметрического пространства, где устойчивы нетривиальные (т.е. несинфазные) предельные циклы. Помимо известных режимов - противофазных колебаний и волны со сдвигом фазы на треть периода (для кольца из трех элементов) - найдены новые решения. Для осцилляторов с N-образной изоклиной для быстрой переменной рост жесткости приводит к появлению необычных типов вращающихся волн, в которых полный период содержит несколько импульсов быстрой переменной. При разумной релаксационности заметно представлены резко асимметричные решения, в которых подавлена генерация импульсов хотя бы в одном из осцилляторов. Детально изучено влияние слабой расстройки на структуры фазовых диаграмм и показано, как независимость основных режимов от слабой неодинаковости осцилляторов, так и возможное появление новых нетривиальных режимов с резкой вариабельностью интервалов между вспышками быстрых переменных. Продемонстрирована нечувствительность многих нетривиальных режимов к слабому внешнему белому шуму и найдены области параметров и интервалы интенсивностей шумов, в которых наблюдаются аномально широкие и полимодальные распределения времен генерации даже в цепочке одинаковых осцилляторов.