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Kramers 理论在噪声兴奋介质中的起搏器动力学。

Kramers Rate Theory of Pacemaker Dynamics in Noisy Excitable Media.

机构信息

Department of Physics, School of Physical Science and Technology, Ningbo University, Ningbo, Zhejiang 315211, China.

Department of Physics, Beijing Normal University, Beijing 100875, China.

出版信息

Phys Rev Lett. 2022 Jul 22;129(4):048101. doi: 10.1103/PhysRevLett.129.048101.

DOI:10.1103/PhysRevLett.129.048101
PMID:35939013
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11323706/
Abstract

Rhythmic activities, which are usually driven by pacemakers, are common in biological systems. In noisy excitable media, pacemakers are self-organized firing clusters, but the underlying dynamics remains to be elucidated. Here we develop a Kramers rate theory of coupled cells to describe the firing properties of pacemakers and their dependence on coupling strength and system size and dimension. The theory captures accurately the simulation results of tissue models with stochastic Hodgkin-Huxley equations except when transitions from pacemakers to spiral waves occur under weak coupling.

摘要

节律活动通常由起搏器驱动,在生物系统中很常见。在噪声兴奋的介质中,起搏器是自组织的发射簇,但潜在的动力学仍有待阐明。在这里,我们开发了一种耦合细胞的 Kramers 速率理论来描述起搏器的发射特性及其对耦合强度、系统大小和维度的依赖性。该理论准确地捕捉到了带有随机 Hodgkin-Huxley 方程的组织模型的模拟结果,除了在弱耦合下从起搏器到螺旋波的转变发生时。

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