WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Используя данную модель, представляющую собой систему 6 обыкновенных дифференциальных уравнений, в диссертации осуществлена попытка выявления механизмов, ответственные за возникновение хаотической динамики. Модель М. Барфреда можно представить в виде двух подсистем: первые 3 уравнения описывают динамику давления жидкости в проксимальном канальце и свойства артериол, а следующие 3 уравнения – задержку в реакции системы на изменение величины потока в петле Генле. Эти две подсистемы являются взаимосвязанными, поэтому сложно анализировать, чем обусловлено наличие хаотической динамики – свойствами артериол или наличием временной задержки. В целях ответа на этот вопрос в диссертационной работе был осуществлен переход от взаимной связи к случаю однонаправленной связи анализируемых подсистем, а именно был рассмотрен случай, когда свойства артериол и динамика в канальцах не оказывают влияния на процессы в петле Генле (модифицированная модель). Было показано, что динамика модифицированной модели (с «разорванной» петлей обратной связи и периодическим внешним воздействием) качественно соответствует динамике исходной модели. В ходе сопоставления исходной и модифицированной систем уравнений был сделан вывод о том, что возникновение хаотических режимов, наблюдаемых при повышенном артериальном давлении, определяется свойствами артериол, а не динамикой в петле Генле.

Далее было проведено сопоставление динамики модели парных нефронов и экспериментальных данных. При этом было показано, что в рамках математической модели парных нефронов удается воспроизвести динамику, наблюдаемую в экспериментах (наличие как полной, так и частичной синхронизации ритмов колебаний). Отметим, что в рамках математической модели при постоянных значениях параметров регистрируются только стационарные режимы динамики (синфазные или противофазные колебания, случаи полной и частичной синхронизации). Чтобы достичь лучшего соответствия с реальной динамикой парных нефронов, необходимо дополнительно включить в модельное описание вариацию параметров (смоделировав нестационарность), так как переходы от режима полной к режиму частичной синхронизации в экспериментальных записях нефронов гипертензивных крыс наблюдаются довольно часто. Чтобы смоделировать данную ситуацию, управляющие параметры модельного описания были выбраны вблизи границы режимов полной и частичной синхронизации. При плавном изменении управляющих параметров был зафиксирован переход от одного режима динамики к другому (рисунок 4) и получены длительности участков полной и частичной синхронизации, которые соответствуют результатам экспериментальных исследований.

Рисунок 4: Переход от режима полной к режиму частичной синхронизации в модели парных нефронов при линейном изменении управляющего параметра вблизи границы областей существования данных режимов.

С помощью модели парных нефронов было также продемонстрировано наличие синфазных синхронных режимов при электрохимической связи и противофазных – при сильной гемодинамической связи.

Основные результаты работы суммируются в заключении.

В приложении приводится описание переменных и значения параметров математической модели нефрона.

Основные результаты и выводы

  1. Обнаружено наличие очень медленных ритмов почечной авторегуляции кровотока (с периодом более 100 сек) и установлено, что соответствующие колебательные процессы сильнее выражены у гипертензивных крыс. Показано, что данные колебания оказывают влияние на другие механизмы авторегуляции кровотока, приводя к амплитудной и частотной модуляции соответствующих ритмических процессов.
  2. Показано, что взаимодействующие структурные элементы почки нормотензивных крыс чаще демонстрируют эффект полной синхронизации, а гипертензивных крыс – частичной синхронизации ритмов колебаний. Средняя длительность участков захвата частот в случае нормы составляет примерно 10-12 периодов колебаний, при гипертензии эта длительность уменьшается в 3 раза.
  3. Типичным эффектом взаимодействия ритмических процессов малых групп корковых нефронов является синфазная синхронизация колебаний, которая диагностируется в более 90% экспериментальных записей и обусловлена наличием электрохимической связи. Эффект противофазной синхронизации, вызванный наличием гемодинамической связи, регистрируется в менее 10% экспериментов.
  4. Показано, что математическая модель одиночного нефрона при физиологически обоснованных значениях управляющих параметров демонстрирует режимы синхронной динамики с соотношением частот медленного и быстрого ритма 1:4, 1:5 и 1:6, что соответствует данным экспериментов. Данная модель описывает экспериментально наблюдаемые эффекты синфазной и противофазной синхронизации, а также режимы полной и частичной синхронизации колебаний, идентифицируемые в динамике нефронов нормотензивных и гипертензивных крыс.
  5. Миогенная динамика является отдельным механизмом авторегуляции почечного кровотока, который может быть рассматрен с позиций автоколебательных систем. Данный механизм совместно с канальцево-гломерулярной обратной связью воздействует на одну и ту же артериолу, что приводит к различным влияниям этих механизмов друг на друга и их взаимодействию. Путем анализа математической модели одиночного нефрона показано, что возникновение хаотических режимов, наблюдаемых при гипертонии, определяется свойствами артериол, а не механизмом КГОС.

Список публикаций по теме диссертации

  1. Sosnovtseva, O. V. Characterizing the effect of L-name on intra- and inter nephron synchronization / O. V. Sosnovtseva, A. N. Pavlov, O. N. Pavlova, E. Mosekilde, N.-H. Holstein-Rathlou // European Journal of Pharmaceutical Sciences. – 2009. – Vol. 36. – P. 39–50.
  2. Pavlov, A. N. Rhythmic components in renal autoregulation: Nonlinear modulation phenomena / A. N. Pavlov, O. V. Sosnovtseva, O. N. Pavlova, E. Mosekilde, N.-H. Holstein-Rathlou // Chaos, Solitons and Fractals. – 2009. – Vol. 41. – P. 930–938.
  3. Pavlov, A. N. Characterizing multimode interaction in renal autoregulation / A. N. Pavlov, O. V. Sosnovtseva, O. N. Pavlova, E. Mosekilde, N.-H. Holstein-Rathlou // Physiological Measurement. – 2008. – Vol. 29. – P. 945–958.
  4. Павлов, А. Н. Динамика почечного кровотока на микро и макроскопическом уровнях / А. Н. Павлов, О. В. Сосновцева, А. А. Анисимов, О. Н. Павлова // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. – 2008. – Т. 16, № 1. – С. 3–18.
  5. Анисимов, А. А. Вейвлет-анализ чирпов / А. А. Анисимов, О. Н. Павлова, А. Н. Тупицын, А. Н. Павлов // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. – 2008. – Т. 16, № 5. – С. 3–11.
  6. Павлов, А. Н. Анализ корреляционных свойств случайных процессов по сигналам малой длительности / А. Н. Павлов, О. Н. Павлова // Письма в ЖТФ. – 2008. – Т. 34, № 7. – С. 71–78.
  7. Pavlov, A. N. Wavelet-analysis of multimode dynamics in living systems / A. N. Pavlov, O. N. Pavlova, A. A. Anisimov // Complex dynamics and fluctuations in biomedical photonics V, Proc. of SPIE ; ed. by Tuchin V. V., Wang L. V. – 2008. – Vol. 6855. – P. 68550I.
  8. Павлов, А. Н. Взаимодействие ритмов в динамике структурных элементов почек / А. Н. Павлов, О. Н. Павлова, О. В. Сосновцева // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. – 2007. – Т. 15, № 2. – С. 14–28.
  9. Павлов, А. Н. Исследование эффектов модуляции в нестационарной динамике на основе двойного вейвлет-анализа / А. Н. Павлов, О. Н. Павлова // Письма в ЖТФ. – Т. 32, вып. 20. – С. 27–35.
  10. Павлов, А. Н. Применение вейвлет-анализа в исследованиях структуры точечных процессов / А. Н. Павлов, О. Н. Павлова // Письма в ЖТФ. – 2006. – Т. 32, вып. 21. – С. 11–17.
  11. Павлова, О. Н. Эффекты влияния низкочастотного магнитного поля на характеристики физиологического тремора / О. Н. Павлова, А. Н. Тупицын, А. Н. Павлов // Изв. вузов, Прикладная нелинейная динамика. – 2006. – Т. 14, № 5–6. – С. 105–117.
  12. Pavlov, A. N. Wavelet-analysis in application to studying spike separation and information encoding in neuron dynamics / A. N. Pavlov, D. V. Dumsky, A. N. Tupitsyn, O. N. Pavlova, F. Panetsos, V. A. Makarov // Complex dynamics and fluctuations in biomedical photonics III, Proc. of SPIE ; ed. by Tuchin V. V. – 2006. – Vol. 6085. – P. 60850I.
  13. Павлов, А. Н. Кластеры синхронизации нефронов на поверхности почки / А. Н. Павлов, О. Н. Павлова, А. А. Анисимов, Е. Г. Матасова // Материалы Всероссийской научной школы «Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине – 2009»; Саратов: Изд-во Сарат. ун-та. – 2009. – C. 114–116.
  14. Постнов, Д. Э. Механизмы формирования хаотического колебательного режима в модели авторегуляции почечного кровотока в ансамблях нефронов / Д. Э. Постнов, О. Н. Павлова // Труды международной школы «Хаотические автоколебания и образование структур (Хаос-2007)»; Саратов: ГосУНЦ «Колледж». – 2007. – С. 33–34.
  15. Павлов, А. Н. Взаимодействие ритмических процессов в функционировании структурных элементов почек / А. Н. Павлов, О. Н. Павлова, О. В. Сосновцева // Труды международной школы «Хаотические автоколебания и образование структур (Хаос-2007)»; Саратов: ГосУНЦ «Колледж». – 2007. – С. 97–98.
  16. Павлова, О. Н. Исследование динамики нейрона при внешнем воздействии / О. Н. Павлова // Труды конференции «Нелинейные дни в Саратове для молодых – 2005»; Саратов: ГосУНЦ «Колледж». – 2005. – С. 183–186.

Павлова Ольга Николаевна

Колебательные процессы и их взаимодействие в динамике

нефронов нормотензивных и гипертензивных крыс

Специальность 03.00.02 – биофизика

Автореферат

________________________________________________________

Подписано в печать 13.11.2009

Формат 60x84 1/16. Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № _____

________________________________________________________

Отпечатано с готового оригинал-макета

410005, г. Саратов, ул. Пугачевская, 161, офис 320

Тел.: (8452) 27-26-93

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»