СИНХРОНИЗАЦИЯ КОЛЕБАНИЙ В ДИНАМИКЕ АНСАМБЛЕЙ КОРКОВЫХ НЕФРОНОВ

Путем анализа экспериментальных данных исследуется коллективная динамика ансамблей из нескольких десятков нефронов, расположенных на поверхности почки. На основе вейвлет­анализа изучается эффект захвата мгновенных частот и фаз колебаний, обусловленных механизмом канальцево­гломерулярной обратной связи. Показано, что в формировании кластеров синхронной динамики участвуют структурные элементы почки, относящиеся к разным нефронным «деревьям», а подстройка частот и фаз колебаний больших групп нефронов наблюдается только на определенных фрагментах экспериментальных записей. Установлено, что значительные группы нефронов, расположенных на разных участках поверхности почки, демонстрируют эффект синфазной синхронизации колебаний.

 

DOI: 10.18500/0869-6632-2011-19-1-14-24

Литература

1. Блехман И.И. Синхронизация в природе и технике. М.: Наука, 1981.

2. Ланда П.С. Автоколебания в системах с конечным числом степеней свободы. М.: Наука, 1980.

3. Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. М.: Наука, 1984.

4. Анищенко В.С., Вадивасова Т.Е., Астахов В.В. Нелинейная динамика хаотических и стохастических систем. Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1999.

5. Пиковский A., Розенблюм М., Куртс Ю. Синхронизация. Фундаментальное нелинейное явление. М.: Техносфера, 2003.

6. Balanov A., Janson N., Postnov D., Sosnovtseva O. Synchronization: From simple to complex. Berlin: Springer-Verlag, 2009.

7. Абарбанель Г.Д.И., Рабинович М.И., Селверстон А., Баженов М.В., Хуэрта Р., Сущик М.М., Рубчинский Л.Л. Синхронизация в нейронных ансамблях // УФН. 1996. Т. 166, No 4. С. 363.

8. Schafer C., Rosenblum M.G., Abel H.-H., Kurths J.  ̈ Synchronization in the human cardiorespiratory system // Phys. Rev. E. 1999. Vol. 60. P. 857.

9. Anishchenko V.S., Balanov A.G., Janson N.B., Igosheva N.B., Bordyugov G.V. Entrainment between heart rate and weak noninvasive forcing // Int. Journal of Bifurcation and Chaos. 2000. Vol. 10, No 10. P. 2339.

10. Шмидт Р., Тевс Г. Физиология человека. М.: Мир, 1996.

11. Layton H.E., Pitman E.B., Moore L.C. Limit-cycle oscillations and tubuloglomerular feedback regulation of distal sodium delivery // Am. J. Physiol. Renal Physiol. 2000. Vol. 278. F287.

12. Marsh D.J., Sosnovtseva O.V., Mosekilde E., Holstein-Rathlou N.-H. Vascular coupling induces synchronization, quasiperiodicity, and chaos in a nephron tree // Chaos. 2007. Vol. 17. 015114.

13. Leyssac P.P. Further studies on oscillating tubuloglomerular feedback responses in the rat kidney // Acta Physiol. Scand. 1986. Vol. 126. P. 271.

14. Dilley J.R., Arendshorst W.J. Enhanced tubuloglomerular feedback activity in rats developing spontaneous hypertension» // Am. J. Physiol. Renal Fluid Electrolyte Physiol. 1984. Vol. 247. F672.

15. Holstein-Rathlou N.-H., He J., Wagner A.J., Marsh D.J. Patterns of blood pressure variability in normotensive and hypertensive rats // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 1995. Vol. 269. R1230.

16. Holstein-Rathlou N.-H., Leyssac P.P. TGF-mediated oscillations in the proximal intratubular pressure: differences between spontaneously hypertensive rats and Wistar-Kyoto rats // Acta Physiol. Scand. 1986. Vol. 126. P. 333.

17. Yip K.-P., Holstein-Rathlou N.-H., Marsh D.J. Chaos in blood flow control in genetic and renovascular hypertensive rats // Am. J. Physiol. Renal Fluid Electrolyte Physiol. 1991. Vol. 261. F400.

18. Yip K.-P., Marsh D.J., Holstein-Rathlou N.-H. Low dimensional chaos in renal blood flow control in genetic and experimental hypertension // Physica D. 1995. Vol. 80. P. 95.

19. Sosnovtseva O.V., Pavlov A.N., Mosekilde E., Holstein-Rathlou N.-H. Bimodal oscillations in nephron autoregulation // Phys. Rev. E. 2002. Vol. 66. 061909.

20. Sosnovtseva O.V., Pavlov A.N., Mosekilde E., Yip K.-P., Holstein-Rathlou N.-H., Marsh D.J. Synchronization among mechanisms of renal autoregulation is reduced in hypertensive rats // Am. J. Physiol. Renal Physiol. 2007. Vol. 293. F1545.

21. Павлова О.Н., Павлов А.Н., Сосновцева О.В. Динамика малых групп взаимодействующих нефронов в норме и при почечной гипертонии // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2010. Т. 18, No 6. С. 3.

22. Fercher A.F., Briers J.D. Flow visualization by means of single-exposure speckle photography // Opt. Commun. 1981. Vol. 37. P. 326.

23. Briers J.D., Webster S. Laser speckle contrast analysis (LASCA): a nonscanning, full-field technique for monitoring capillary blood flow // J. Biomed. Opt. 1996. Vol. 1. P. 174.

24. Frerichs K.U., Feuerstein G.Z. Laser Doppler flowmetry: a review of its application for measuring cerebral and spinal cord blood flow // Mol. Chem. Neuropathol. 1990. Vol. 12. P. 55.

25. Zimnyakov D.A., Briers J.D., Tuchin V.V. Speckle technologies for monitoring and imaging of tissues and tissuelike phantoms // Handbook of Optical Biomedical Diagnostics PM107 / Ed. by V.V. Tuchin. Bellingham, WA: SPIE Press, 2002. P. 987.

26. Zimnyakov D.A., Tuchin V.V. Laser tomography // Medical Applications of Lasers / Ed. by D.R. Vij and K. Mahesh. Boston, MA: Kluwer, 2002. P. 147.

27. Yaoeda K., Shirakashi M., Funaki S., Funaki H., Nakatsue T., Abe H. Measurement of microcirculation in the optic nerve head by laser speckle flowgraphy and scanning laser Doppler flowmetry // Am. J. Ophthalmol. 2000. Vol. 129. P. 734.

28. Dunn A.K., Bolay H., Moskowitz M.A., Boas D.A. Dynamic imaging of cerebral blood flow using laser speckle // Cereb. Blood Flow Metab. 2001. Vol. 21. P. 195.

29. Mallat S.G. A wavelet tour of signal processing. New York: Academic Press, 1998.

30. Addison P.S. The illustrated wavelet transform handbook: applications in science, engineering, medicine and finance. Philadelphia: IOP Publishing, 2002.

31. Kaiser G. A friendly guide to wavelets. Boston: Birkhauser, 1994.  ̈

32. Короновский А.А., Храмов А.Е. Непрерывный вейвлетный анализ и его приложения. М.: Физматлит, 2003.

33. Pavlov A.N., Makarov V.A., Mosekilde E., Sosnovtseva O.V. Application of waveletbased tools to study the dynamics of biological processes // Briefings in Bioinformatics. 2006. Vol. 7. P. 375.

34. Павлов А.Н., Павлова О.Н., Сосновцева О.В. Взаимодействие ритмов в динамике структурных элементов почек // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2007. Т. 15, No 2. С. 14.

35. Павлов А.Н., Сосновцева О.В., Анисимов А.А., Павлова О.Н. Динамика почечного кровотока на микро и макроскопическом уровнях // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2008. Т. 16, No 1. С. 3.

 

Статус: 
одобрено к публикации
Краткое содержание (PDF): 
Текст в формате PDF: