电磁场对胞内钙振荡的影响

目的 研究细胞钙振荡的周期与IP3受体浓度的关系以及外加电磁场对细胞钙振荡的影响.方法 从单个肝细胞内钙离子振荡的动力学模型出发,以细胞膜上IP3受体浓度作为作用因子,数值分析电磁场频率对胞内钙离子浓度的影响.结果 给出了胞浆内钙离子浓度随时间变化的关系.结论 钙振荡的周期与IP3受体的浓度成非线性关系,外加电磁场频率影响胞内钙振荡的周期.     

体外ELF电磁场对肝细胞Ca2+生理浓度变化的影响

研究了ELF电磁场对细胞游离Ca2 浓度的影响。分别通过(a)从单个肝细胞内钙离子振荡的动力学模型出发,以细胞膜上IP3受体浓度作为作用因子的数值计算和(b)ELF电磁场对细胞作用的实验结果分析电磁场对细胞游离Ca2 浓度的影响。结果表明:钙振荡的周期与IP3受体的浓度成非线性关系,外加ELF电磁场影响胞内钙振荡的周期和胞浆Ca2 浓度:强度为53v/m、频率为16Hz、45Hz和频率为16Hz、强度为80v/m的电磁波可使细胞胞浆Ca2 浓度上升明显,有显著统计学意义,强度为53v/m、频率为32Hz和60Hz和频率为16Hz、强度为26v/m的电磁波作用后细胞胞浆Ca2 浓度上升不明显,无统计学意义。     

一个五变量钙振荡模型中的分支分析

主要从分支的角度分析了一个五变量的胞内钙振荡模型中的钙振荡现象,首次从理论上证明了细胞质内和内质网上的钙离子浓度周期性振荡现象可通过系统平衡点发生Hopf分支而产生。此外,通过数值模拟,我们还发现了此模型的钙振荡现象不是单一形式的,存在着拟周期、混沌等复杂形式的振荡。     

基于钙响应钟型曲线构建的钙振荡模型

细胞质钙离子(Ca~(2+))常以浓度振荡变化的方式控制许多生理活动,内质网上的三磷酸肌醇受体(inositol 1,4,5-trisphosphate receptor,IP_3R)通道是产生钙振荡的关键因素,因此研究其振荡机制具有重要意义.虽然钙振荡已被广泛建模,但大部分模型细胞质与内质网中钙振荡的范围与实验观测数据差异较大.通过整合最近的实验结果,基于IP_3R通道活性对细胞质Ca~(2+)浓度依赖的钟型曲线构建了一个新的钙振荡模型.模型结果除了可以很好地模拟实验中关于钙振荡范围的数据,还可重复多种实验现象.对模型进行参数敏感性分析后,进一步采用单参数分岔分析分别研究了两个高敏感参数,即细胞质内Ca~(2+)缓冲蛋白的总浓度和IP_3R通道激活Ca~(2+)的解离常数(K_1)对钙振荡的影响,发现它们对钙信号有相反的作用.对三磷酸肌醇(IP_3)浓度和K_1进行双参数分岔分析的结果表明K_1对IP_3能产生钙振荡的区域及其振幅有重要影响,揭示可以通过改变K_1影响细胞对外界刺激的响应及其钙振荡模式.该研究有助于理解钙振荡机制,并可为后续理论研究提供框架.     

稀土对红豆杉细胞内游离钙含量的影响

采用Ｆｕｒａ－２／ＡＭ双波长荧光分光光度计测定了稀土不同作用时间和不同剂量,以及红豆杉细胞不同生长时期和在钙通道阻断剂存在的情况下,红豆杉细胞内游离钙离子浓度的变化,实验结果表明,稀土对红豆杉细胞内钙离子浓度的影响随作用时间和剂理的不同而改变,细胞不同的生长时期对稀土的敏感程度不同,引外发现稀土引起细胞内钙离子浓度的振荡是由于胞内钙库释放和胞外钙内流所致。     

耦合细胞体系中多重随机共振对噪声的选择效应

以Hǒfer提出的细胞内钙离子振荡模型为研究对象,考察了噪声诱导的钙振荡信号在一维双向耦合细胞体系中的传递行为,发现当单个细胞受到外噪声扰动时,其输出信号的信噪比（signal—to-noise ratio：SNR）会在两个不同的噪声强度处呈现极大值,表明噪声在细胞中可以诱导出双重随机共振现象．特别重要的是,当多个细胞耦合时,通过耦合作用,第一个细胞中的共振行为可以沿着耦合细胞链向下传递,并表现出不同的特征：离第一个细胞较近和较远的细胞表现出双重随机共振现象,而处于中间位置的细胞则表现出多重随机共振现象．并且,产生多重共振的细胞数目会随着耦合强度的增加而增多．这些现象表明细胞体系可以通过调节耦合强度,借助于多重共振机制,对噪声诱导的细胞信息做出有效的选择．     

咖啡因对大鼠肾上腺嗜铬细胞钙信号调节作用

在单个大鼠肾上腺嗜铬细胞上,采用钙显微荧光测量方法,测量了咖啡因对胞内游离钙浓度的影响。实验结果表明,在２Ｃａ６２＋外液中,咖啡因（１ｍｍｏｌ／Ｌ,１０ｍｍｏｌ／Ｌ,４０ｍｍｏｌ／Ｌ）对细胞的自发振荡表现出明显的抑制作用;对不表现自发振荡的细胞,咖啡因能引起钙浓度的升高或钙振荡,在无外钙条件下研究连续咖啡因刺激引起的钙浓度变化,发现胞内钙加易排空,但随后的含钙咖啡因刺激仍可引起钙升高。     

一类生物细胞系统钙离子振荡行为的同步研究

针对一类描述钙离子振荡行为的生物数学模型,讨论两种类型钙振荡的三耦合生物细胞系统在链式与环式连接情况下的同步问题。通过分析和数值模拟,进一步说明链式耦合所需的临界值要大于环式耦合所需的临界值,即链式耦合往往需要更大的临界值才能达到系统的同步状态。     

含有内噪声的耦合细胞体系对外噪声的选择作用

本文研究了在内噪声存在的情况下,耦合细胞体系对外噪声的选择效应。模拟过程中发现:体系中钙离子振荡行为对多个噪声强度表现出较好响应,改变耦合强度和耦合单元数目时,出现了多重随机共振和不同共振态之间的转变现象。为解释这种转变现象发生的机理,计算了钙离子振荡时间序列的标准差来表征体系的活动强度,发现上述转变现象与体系的活动强度密切相关。模拟结果表明:耦合细胞体系可以根据实际情况,自发调节自身结构参数来合理利用内外噪声,并借助于随机共振模式转变的机制,对外界不同的刺激信号作出选择性的响应。     

大鼠胰腺β细胞内葡萄糖钙信号调控机制

用fura-2显微荧光法测量细胞内自由钙浓度[Ca2+]i,在单个大鼠胰腺β细胞上探讨了葡萄糖诱发的[Ca2+]i初期下降相(GIDP)、钙振荡和钙库释放的影响因素.实验中发现,非刺激浓度的葡萄糖(5 mmol/L)仍可导致β细胞特有的GIDP.GIDP与去极化无关,也不受外钙的影响,但能被内质网钙泵抑制剂thapsigargin抑制,提示此过程可能缘于钙库对胞浆Ca2+的摄取.在胞内钙振荡过程中移去胞外液中的Ca2+,振荡会逐渐停止;若施加thapsigargin,钙振荡仍能继续维持,说明钙振荡主要缘于外钙内流,钙库在钙振荡维持中的作用不大.无外钙条件下,葡萄糖诱导的钙库释放能被钠通道阻断剂TTX所抑制,而高钾对钙库的释放作用却不受TTX的影响,这提示膜去极化可以直接诱导钙库释放.因此,细胞膜去极化、外钙内流、胞内钙库的摄取和释放共同协调着β细胞内的Ca2+平衡.     

频带反射腔控振荡的有源传感器

频带反射腔控振荡器具有单调谐特性,适当调整振荡器耦合系数K等参数,可使振荡器振荡频率极为接近频带反射腔的谐振频率,文中讨论了耦合系数K值的近似计算,对调整耿氏有源传感器具有指导意义,分析与实验均表明,频带反射腔体受介质微扰所产生的频偏计算值与振荡器振荡频率变化值相当一致,在三厘米波段,两者一致的带宽≥200MHz,因此,频带反射腔控振荡器适于作为高精度的有源传感器。     

Alpha-haemolysin of uropathogenic E. coli induces Ca2+ oscillations in renal epithelial cells

Pyelonephritis is one of the most common febrile diseases in children. If not treated appropriately, it causes irreversible renal damage and accounts for a large proportion of end stage renal failures. Renal scarring can occur in the absence of inflammatory cells, indicating that bacteria may have a direct signalling effect on renal cells. Intracellular calcium ([Ca2+]i) oscillations can protect cells from the cytotoxic effects of prolonged increases in intracellular calcium. However, no pathophysiologically relevant protein that induces such oscillations has been identified. Here we show that infection by uropathogenic Escherichia coli induces a constant, low-frequency oscillatory [Ca2+]i response in target primary rat renal epithelial cells induced by the secreted RTX (repeats-in-toxin) toxin alpha-haemolysin. The response depends on calcium influx through L-type calcium channels as well as from internal stores gated by inositol triphosphate. Internal calcium oscillations induced by alpha-haemolysin in a renal epithelial cell line stimulated production of cytokines interleukin (IL)-6 and IL-8. Our findings indicate a novel role for alpha-haemolysin in pyelonephritis: as an inducer of an oscillating second messenger response in target cells, which fine-tunes gene expression during the inflammatory response.     

轨道交通隧道基底刚度对共建结构的振动影响分析

为了探明建筑物与轨道交通隧道共建时隧道基底刚度对系统振动的影响,建立列车-轨道-隧道-土层-建筑物系统耦合振动模型,列车-轨道动力学模型和隧道-土层-建筑物有限元模型通过扣件力进行参数传递,对隧道基底土层加固为不同刚度时隧道结构以及建筑物结构振动位移、速度、加速度响应进行了时程分析、频谱分析和振级分析等.结果表明:隧道基底刚度越大,其下沉位移越小,隧道结构振动速度突变越大且振动速度的周期性越不明显,但振动位移的振幅变化与隧道基底刚度没有严格的相关性;隧道基底刚度对隧道振动加速度影响的主要频率为1~5Hz的低频部分;隧道基底刚度对于建筑物结构振动有较大影响,主要集中于低频范围,影响幅度可达10dB.     

基于多通道脑电信号模型的研究

首先构建基本神经元群落模型,对三种典型脑电波形进行仿真,在此模型基础上,将模型扩展至多动态神经元群落模型和多通道耦合神经元群落模型.在这两种模型研究中,通过改变模型的耦合参数来模拟不同耦合强度、不同耦合方向下的脑电信号,结果表明,通过调整模型中神经元细胞子群振荡器的权重系数,在多动态神经元群落模型中,模型输出的脑电信号更加丰富,可以低至δ波,高至γ波;在多通道耦合神经元群落模型中,随着耦合系数的增加,低频分量更加明显,当系数足够大时会出现低频单一谱峰.通过模拟针刺刺激,也证实耦合系数的增加能够增强脑电信号间的同步性.     

Noise-resistant and synchronized oscillation of the segmentation clock

Periodic somite segmentation in vertebrate embryos is controlled by the 'segmentation clock', which consists of numerous cellular oscillators. Although the properties of a single oscillator, driven by a hairy negative-feedback loop, have been investigated, the system-level properties of the segmentation clock remain largely unknown. To explore these characteristics, we have examined the response of a normally oscillating clock in zebrafish to experimental stimuli using in vivo mosaic experiments and mathematical simulation. We demonstrate that the segmentation clock behaves as a coupled oscillator, by showing that Notch-dependent intercellular communication, the activity of which is regulated by the internal hairy oscillator, couples neighbouring cells to facilitate synchronized oscillation. Furthermore, the oscillation phase of individual oscillators fluctuates due to developmental noise such as stochastic gene expression and active cell proliferation. The intercellular coupling was found to have a crucial role in minimizing the effects of this noise to maintain coherent oscillation.     

Numerical investigation on the self-excited oscillation of wet steam flow in a supersonic turbine cascade

The self-excited flow oscillation due to supercritical heat addition during the condensation process in wet steam turbine is an important issue. With an Eulerian/Eulerian model, the self-excited oscillation of wet steam flow in a supersonic turbine cascade is investigated. A proper inlet supercooling results in the transition from steady flow to self-excited oscillating flow in the cascade of steam turbine. The frequency dependency on the inlet supercooling is not monotonic. The flow oscillation leads to non-synchronous periodical variation of the inlet and outlet mass flow rate. The aerodynamic force on the blade varies periodically due to the self-excited flow oscillation. With the frequency lies between 18.1?80.64 Hz, the oscillating flow is apt to act with the periodical variation of the inlet supercooling due to stator rotor interaction in a syntonic pattern, and results in larger aerodynamic force on the blade. The loss in the oscillating flow increases 20.64% compared with that in the steady flow.     

果糖(Frn)-KBrO3-MnSO4-H2SO4-丙酮(Act)体系及其在磷酸盐Na2HPO4-NaH2PO4中的振荡反应

研究了独立的Frn-KBrO3-MnSO4-H2SO4-Act体系及其在磷酸盐Na2HPO4·NaH2PO4中的振荡反应,考察了Na2HPO4-NaH2PO4对振荡反应的影响及反应过程的能量关系,发现[BrO-3]0=0.05mol/L时,磷酸盐起加速反应的作用,使振荡周期、振荡寿命变小,振荡频率增加,[BrO-3]0=0.035mol/L时,磷酸盐起延缓振荡反应的作用,使诱导期、振荡周期、振荡寿命增大.     

模拟掺杂和偏压对超晶格纵向输运的影响

结合宏观和微观模型,超晶格的纵向输运模型可以表达为以时间丁为独立变量的微分方程组．运用MATLAB软件进行模拟计算和优化,深入研究掺杂浓度和外加偏压的变化,对GaAs／AlAs掺杂弱耦合超晶格自维持振荡频率和振幅的影响．结果表明,电流振荡频率随偏置电压的增加而单调减小,振幅相对偏置电压也有大体上单调的变化．随着掺杂浓度的增加,振荡频率有非单调的变化,而振幅则单调地逐渐减小．电流振荡频率随偏置电压的变化趋势与已有的实验数据基本一致,其他模拟计算结果还有待进一步实验的验证．     

梯形电路在RC移相式振荡电路中的应用

目前RC移相式振荡电路在振荡频率固定且对波形要求不高的一些电子设备中仍占有相当比重，但是对缺乏相关电路及信号系统知识的初学者而言，求其振荡频率及振荡条件竟成为一道难题．如果能适时地引入梯形电路的简单介绍，则RC移相式振荡电路的振荡频率及振荡条件可以容易地求出。     

FitzHugh―Nagumo神经元模型非阈下响应的随机共振

研究了当FitzHugh-Nagumo(FHN)神经元模型在弱信号激励下只有阈上振荡响应时的随机共振。研究结果表明:随着FHN神经元模型的分岔参数的增加,发生了一个由两个吸引子(阈上振荡和阈下振荡)变化到一个吸引子(阈上振荡)的分岔;当FHN神经元模型的分岔参数位于分岔点的右边时,在弱信号激励下系统的响应只有阈上振荡存在,此时在外噪声或者内噪声的调制下,系统响应的能量向输入信号频率处集中,而信噪比随噪声强度的变化曲线呈现出单峰曲线,随机共振发生了,并且此时随机共振发生的机制是由于系统运动在分岔点左右三个吸引子(两个在分岔前一个在分岔后)之间的跃迁而产生的。