Пунктирной линией, а частота насоса - сплошной линией. Мы

Увидеть, что частота дыхания действительно нарушена: когда присутствует расстройка,

Эта частота смещена в сторону значения частоты возбуждения. Что касается фазы

Отношения, ясно, что фаза вентилятора опережает фазу силы,

Частота оценивалась как обратная периоду каждого цикла. Разность фаз

Был получен путем взятия задержки от начала механического надувания до начала

Спонтанное вдохновение. В главе 6 мы подробно обсуждаем методы фазового и

Оценка частоты по экспериментальным данным.

Стр.79

Слабо вынужденные квазилинейные осцилляторы

57

примерно совпадает с ней или отстает в зависимости от расстройки, как мы

Ожидал.

На рис. 3.12 приведены данные для случая относительно большой отстройки частоты

Вентилятора и средней частоты отключения насоса, так что спонтанное дыхание

Не увлекается вентилятором. Уменьшение и рост разности фаз тогда

сильно напоминают теоретические кривые, изображенные на рис. 3.8.

Обобщая этот пример, можно сказать, что фазовая динамика колебаний

В вынужденной сложной живой системе, как в заблокированном, так и в незаблокированном состоянии, находятся

в соответствии с основными предсказаниями теории. Этот пример показывает, что

Основные результаты справедливы и для случая, когда периодическая сила отличается от

Простой гармонический. Единственное отличие от нашего теоретического рассмотрения состоит в том, что

Частота увлеченного осциллятора непостоянна, а разность фаз

Рисунок 3.10. Несинхронный (а) и синхронный (б) паттерны дыхания. Вершина

Кривые показывают механическую вентиляцию (вниз соответствует инфляции). Середина

кривые - предварительно обработанные электромиограммы диафрагмы; эти сигналы отражают

Выход центральной дыхательной деятельности. Нижние кривые показывают вентиляцию

объем. Пунктирные и сплошные линии на (b) показывают начало инфляции и вдохновения,

Соответственно. Обратите внимание, что увлечение спонтанного дыхания внешним

сила (механическое надувание) приводит к периодическому изменению объема вентиляции (b).

Потеря синхронизации приводит к противодействию самопроизвольному дыханию и

Инфляция; в результате амплитуда колебаний объема уменьшается от времени до

время (а). Такое поведение, характерное для квазипериодического движения, часто называют «вспучиванием».

и убывающая»в биологической литературе. Из [Graves et al. 1986].

Стр. 80

58

Синхронизация периодического осциллятора внешней силой

0

10

20

0

10

20

Номер дыхания

0

10

20

–0,5

0,0

0,5

(φ - φ

е

) / 2

π

0

10

20

30

F (мин

–1

)

а)

(б)

(c)

(г)

(е)

(е)

Рисунок 3.11. Частота дыхания при ИВЛ (а, в и д)

И разница между фазой вентилятора и фазой спонтанного

Дыхание (b, d и f) рассчитано для 24 последовательных вдохов. Графики соответствуют

Три заблокированных состояния, в которых частота внешней силы (сплошная линия) меньше

чем (a, b), равной (c, d) или большей, чем (e, f), частота «без накачки» (пунктирная линия).

Частота дыхания уносится и колеблется около значения

внешняя частота. Средний фазовый сдвиг соответственно положительный (б), близкий к нулю

(г) и отрицательный (е). Из [Graves et al. 1986].

0

10

20

Номер дыхания

0

2

4

(φ - φ

е

) / 2

π

0

10

20

30

F (мин

–1

)

а)

(б)

0

10

20

Номер дыхания

8

6

4

2

0

(φ - φ

Д) / 2

π

0

10

20

30

F (мин

–1

)

(c)

(г)

Рисунок 3.12. Те же переменные, что и на рис. 3.11, но для двух несинхронных состояний.

Частота возбуждения либо меньше (a, b), либо больше (c, d), чем частота «откачки».

частота. Разность фаз нарастает практически равномерно (б) или скачкообразно.

моды (d) для сравнения с кривыми 3 и 4 на рис. 3.8b. (a), (c) из [Graves

и другие. 1986]. (b), (d) построены с использованием данных [Graves et al. 1986].

Стр. 81

Синхронизация внешней силой: расширенное обсуждение

59

Колеблется довольно неравномерно. Это несоответствие объясняется двумя причинами.

Во-первых, живая система, очевидно, не является идеально периодическим осциллятором; его параметры

Меняются со временем и подвержены некоторому шуму. Эти факторы подробно рассматриваются в

Раздел 3.4. Вторая причина заключается в том, что время дыхания отклоняется от заданного.

Синусоида: вдохновение занимает меньше времени, чем выдох. Этот вопрос будет обсуждаться в

Следующий раздел.

3,2

Синхронизация внешней силой: расширенная

Обсуждение

Мы описали простейший случай фазовой синхронизации, который можно хорошо понять.

С принудительным квазилинейным генератором. Для рассмотрения более общих ситуаций, когда также

Могут возникнуть сложные шаблоны синхронизации, нам нужно ввести общий метод