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.