Меню

Что такое напряжение биология

напряжение

Русско-казахский терминологический словарь «Биология». — Академия Педагогических Наук Казахстана . 2014 .

Смотреть что такое «напряжение» в других словарях:

Напряжение — Напряжение: В Викисловаре есть статья «напряжение» Электрическое напряжение между точками A и B отношение работы электрического поля при переносе пробного заряда из точки A в B к величине этого пробного заряда. Номинальное напряжение… … Википедия

напряжение — См … Словарь синонимов

НАПРЯЖЕНИЕ — НАПРЯЖЕНИЕ, напряжения, ср. 1. только ед. Действие по гл. напрячь напрягать. Напряжение мышц. Напряжение внимания. 2. только ед. Состояние подъема, повышенных усилий в осуществлении чего нибудь, сосредоточение всех сил, внимания на чем нибудь. С… … Толковый словарь Ушакова

Напряжение — – характеристика силового воздействия на элемент, определяемого как доля усилия на единицу площади поверхности. [Полякова, Т.Ю. Автодорожные мосты: учебный англо русский и русско английский терминологический словарь минимум / Т.Ю. Полякова … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

НАПРЯЖЕНИЕ — механическое, мера внутренних сил, возникающих в деформируемом теле под влиянием внешнего воздействия. Напряжение определяется с помощью косвенных экспериментов (оптических и тензометрических) по создаваемой им деформации … Современная энциклопедия

НАПРЯЖЕНИЕ — НАПРЯЖЕНИЕ, измерение РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ между двумя точками цепи. Разность потенциалов составляет 1 вольт, если ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД в 1 кулон, протекая между двумя точками, производит работу в 1 джоуль. Напряжение также вычисляется умножением… … Научно-технический энциклопедический словарь

Напряжение s — Напряжение, определяемое отношением осевого растягивающего усилия Р к начальной площади поперечного сечения рабочей части образца F0 Источник: ГОСТ 1497 84: Металлы. Методы испытаний на растяжение оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Напряжение — механическое, мера внутренних сил, возникающих в деформируемом теле под влиянием внешнего воздействия. Напряжение определяется с помощью косвенных экспериментов (оптических и тензометрических) по создаваемой им деформации. … Иллюстрированный энциклопедический словарь

НАПРЯЖЕНИЕ — механическое внутренние силы, возникающие в деформируемом теле под влиянием внешних воздействий … Большой Энциклопедический словарь

НАПРЯЖЕНИЕ — электрическое то же, что разность потенциалов между 2 точками электрической цепи; на участке цепи, не содержащей электродвижущую силу, равно произведению силы тока на сопротивление участка … Большой Энциклопедический словарь

Напряжение — ситуация в управлении, характеризуемая повышенной психической или физиологической напряженностью … Словарь терминов антикризисного управления

Источник

Нейронное напряжение

Как дифференциальные уравнения помогают понять работу клеток головного мозга

Чтобы понять, как работает человеческий мозг, недостаточно усилий одних только биологов. Нейроны работают с помощью, в том числе, электрических сигналов, а значит, можно построить электрическую схему отдельно взятого нейрона и описать ее математически. И здесь нам снова понадобятся дифференциальные уравнения — системы уравнений Фитцхью-Нагумо. О том, как именно математики исследуют нервную систему и мозг, читайте в нашем четвертом материале о самых интересных дифференциальных уравнениях (предыдущие можно прочитать здесь, здесь и здесь).

Читайте также:  Автоматический стабилизатор напряжения принцип работы

Термин «вычислительная нейробиология» (computational neuroscience) появился совсем недавно — в 1985 году его предложил профессор Бостонского университета Эрик Шварц (Eric Schwartz), и это как раз та ситуация, когда наука появилась намного раньше — в середине XX века, — чем ее название.

К тому моменту ученым уже давно было известно, что мозг и нервная система построены из электрически возбудимых клеток — нейронов, предназначенных для приема извне, обработки, хранения, передачи и вывода вовне информации с помощью электрических и химических сигналов. Нейроны могут соединяться один с другим, формируя сети; в головном мозге человека насчитывается около 90–95 миллиардов нейронов.

Описать работу нейронов проще всего через математические системы с заданными параметрами. Этим и занимаются ученые, работающие в области вычислительной нейробиологии, с помощью моделей, предложенных математиками почти семьдесят лет назад.

Модель Ходжкина-Хаксли

В 1952 году Алан Ллойд Ходжкин (Alan Hodgkin) и Эндрю Хаксли (Andrew Huxley) создали математическую модель для описания электрических механизмов, обуславливающих генерацию и передачу нервного сигнала в гигантском аксоне кальмара. Физиологической основой нервного импульса выступают потенциалы действия (их также называют спайками). Они генерируются благодаря разнице в концентрации ионов внутри и вне клетки.

На мембране клетки находятся ионные каналы — белковые молекулы, образующие в мембране поры, через них ионы могут проходить с внутренней стороны мембраны на наружную и наоборот. Мембрана клетки деполяризуется, реполяризуется, возвращается к исходному уровню поляризации и так далее. Нейрон реагирует на сигналы.

Вот электрическая схема, соответствующая этой модели:

В этой схеме каждый компонент возбуждаемой клетки имеет свой биофизический аналог. Внутреннему липидному слою клеточной мембраны соответствует электроемкость (Cm). Потенциал-зависимые ионные каналы отвечают за нелинейную электрическую проводимость (Gn, где n — отдельный вид ионных каналов).

Эта составляющая системы реализуется благодаря белковым молекулам, образующим потенциал-зависимые ионные каналы, каждый из которых отмечен некоторой вероятностью открытия, чья величина зависит от электрического потенциала, то есть напряжения мембраны клетки. Каналы мембранных пор отвечают за пассивную проводимость (GL, где L означает leak — «течь, утечка»).

Электрохимический градиент побуждает ионы к движению через мембранные каналы, он показан с помощью источников напряжения с соответствующей электродвижущей силой (En/EL), величина которой определяется реверсивным потенциалом для соответствующего вида иона. Ионные транспортеры соответствуют источникам тока (Ip).

Через некоторое время после публикации работы Ходжкина и Хаксли ученый из биофизической лаборатории в Мэриленда Ричард Фитцхью (Richard FitzHugh) занялся анализом математических свойств их модели.

Читайте также:  Всплеск напряжения или давления 6 букв

В то время электронные компьютеры не были в свободном доступе, поэтому ему пришлось пользоваться аналоговым. Для решения уравнений использовалась огромное количество оборудования.

Ричард Фитцхью в своей лаборатории

В итоге в 1961 году ученый создал упрощенную двухмерную версию модели Ходжкина-Хаксли (оригинальная модель более точно описывала генерацию потенциалов действия, но ее фазовые кривые были в четырехмерном пространстве, что заставляло постоянно использовать проекции).

Решения модели Фитцхью гораздо проще рассматривать, а также с их помощью проще находить геометрические объяснения важных биологических феноменов. В следующем году подобная система была предложена Дзин-ити Нагумо (Jin-Ichi Nagumo) с соавторами.

Биологический и математический смысл

Рассмотрим запись системы и входные данные:

где v — потенциал мембраны, w — переменная восстановления, Iext — величина стимулирующего тока (эта переменная изображает экспериментальное подключение тока к мембране).

Мы пытаемся смоделировать генерацию спайка в гигантском аксоне кальмара. Из экспериментов мы знаем, что следующие утверждения верны:

1) изначально нейрон находится в невозбужденном состоянии;

2) если мы экспериментально изменим потенциал на небольшую величину, нейрон вернется в невозбужденное состояние;

3) если возбуждение будет сильнее, чем некая граничная величина, потенциал увеличится до очень большого значения, то есть сгенерируется спайк;

4) после спайка нейрон возвратится в состояние покоя.

В нашей модели состояние покоя нейрона равно положениям равновесия для переменной v. Так как система должна возбуждаться и возвращаться в невозбужденное состояние, нам необходима вторая переменная восстановления w, которая движется медленнее (для этого есть параметр τ, отвечающий за «масштаб времени») и возвращает систему в состояние покоя (для этого минус w).

Добавление константы a ко второму уравнению позволило Фитцхью сдвигать положение покоя по кубической кривой. С помощью нее можно влиять на устойчивость состояния покоя. Во втором уравнении также присутствует константа b, из-за которой положение равновесия при I = 0 лежит на правой возрастающей ветке и является устойчивым.

Электрофизиологические исследования также показывают, что действие умеренного тока на мембрану приводит к периодическим спайкам. Если внешний ток слишком велик, спайки блокируются. Чтобы смоделировать подобное поведение, необходимо уравнение третьей степени для потенциала мембраны.

Построим график, показывающий, как траектории v и w меняются в зависимости от значений значениях I, растущих от 0 до 1,5. Синяя линия отвечает за переменную w, красная — за переменную v.

При этом используются следующие параметры: a = −0,7; b = 0,8; τ = 12,5. При таких параметрах и I = 1 траектории наиболее напоминают пульсацию.

Источник



стресс

(англ. stress — напряжение), состояние напряжения, возникающее у человека и животных под влиянием сильных воздействий. Согласно автору концепции и термина «С.» Г. Селье (1936), С. — это общая неспецифическая нейрогормональная реакция организма на любое предъявленное ему требование. При любом воздействии разл. экстремальных факторов, как физических (жара, холод, травма и др.), так и психических (опасность, конфликт, радость), в организме возникают однотипные биохимич. изменения, направленные на преодоление действия этих факторов путём адаптации организма к предъявленным требованиям. Факторы, вызывающие состояние С, Г. Селье назвал стрессорами, а совокупность изменений, происходящих в организме под действием стрессоров, — адаптационным синдромом, к-рый часто трактуют как клинич. проявление С. Выраженность этих изменений зависит от интенсивности предъявляемых требований, от функц. состояния физиол. системы и от характера поведения человека или животного. У человека и животных с высокоразвитой нервной системой эмоц. факторы служат не только частыми стрессорами, но и опосредуют действие большинства физич. стрессоров. У человека одинаковый по интенсивности С. может быть вызван как серьёзной опасностью, так и творч. удачей. Без нек-рого уровня С. никакая активная деятельность невозможна, и полная свобода от С, по утверждению Селье, равнозначна смерти. Т. о., С. может быть не только вреден, но и полезен для организма (т. н. эустресс), он мобилизует его возможности, повышает устойчивость к отрицат. воздействиям (инфекциям, кровопотере и др.), может приводить к облегчению течения и даже полному исчезновению мн. соматич. заболеваний (язвенная болезнь, аллергия, бронхиальная астма, ишемическая болезнь сердца и др.). Вредный С. (т. н. дистресс) снижает сопротивляемость организма, вызывает возникновение и ухудшение течения этих заболеваний. Селье полагал, что болезни, возникающие вследствие С, обусловлены либо его чрезмерной интенсивностью, либо неадекватной реакцией гормональной системы на действие стрессора. Иногда дистресс возникает даже при низком уровне воздействия стрессоров. Природа различий эустресса и дистресса во многом неясна. Важное значение для характера последствий (положит, или отрицат.) действия С. на организм имеют поведенч. реакции на стрессовую ситуацию. Активный поиск способов её изменения способствует устойчивости организма и не ведёт к развитию заболеваний. При отказе от активного поиска фаза сопротивления адаптационного синдрома переходит в фазу истощения и в тяжёлых случаях может привести организм к гибели. Индикатором этих типов поведения и важным механизмом их регуляции является уровень катехоламинов в мозге. Т. о., нервная система определяет характер реагирования организма на С. Термин «С.» получил очень широкое распространение. Он часто применяется ко всем организмам, когда речь идёт об экстремальных воздействиях. В этом смысле говорят о стрессовых реакциях у низших животных, вообще не имеющих нервной системы, и даже у растений (нарушение физиол. процессов при резком изменении водного или температурного режимов).

Читайте также:  Чрезмерное психологическое или физиологическое напряжение

Источник