大脑神经动力学机电模型的Noether对称性与守恒量

来源 :第十二届全国分析力学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ailynn
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  导致脑损伤的力学载荷包括穿透、钝力、爆炸引发的冲击载荷、以及神经疾病和老化引起的化学失衡,其中老化由神经元的退化和脑组织力学性能的改变引起。而对于这种导致脑损伤并最终导致脑功能丧失的电-化学-力学过程之间的相互关系的性质的理解还很匮乏。困难在于连接脑力学与其生化功能的现代的数学模型建立在组织水平,从而不能预测大脑细胞相对于力或者电化学活动的力-化学响应,并且缺乏这些模型所需求的实验数据以及相应计算的复杂性致使这些数学模型很难在临床应用。如何在每一个相关尺度以及跨尺度建立模型,连接大脑力学和功能的关系,是当前大脑力学研究需要解决的问题。分析力学基于能量的观点建立模型,从而易于在实验上验证,并能建立大脑力学的多尺度相互作用关系。本文基于非保守系统Hamilton 原理,将线性粘弹性Kelvin-Voigt 固态神经元运动的牛顿方程与电子神经元的经典Hodgkin-Huxley 方程耦合,给出了其约束Lagrange 方程。通过引入无限小群变换生成元,给出以上模型的Noether对称性的判据方程,构造其导致的Noether 守恒量。应用守恒量检验已有数值结果的可靠性。
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