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可激发性广泛地存在于很多非线性动力学系统中。由于可激发性代表的很多普适性质,在过去的几十年中已经有大量的理论和实验对各种可激发系统进行深入研究。我们的研究是基于两种架构,即连续的可激发介质(当然在实际的数值模拟中介质将被合理地离散化)和由可激发单元组成的复杂网络。这两方面的研究可能潜在地深化我们对于心脏组织和神经网络的理解。
首先,我们讨论了在旋转各向异性介质中的卷轴波失稳过程与机制。我们采用Barkley模型,介质通过扩散常数的各向异性来表征旋转各向异性。通过对比式的模拟研究,我们发现导致卷轴波失稳的机制可以是各向异性与轴的负张力配合作用或者与轴的正张力的竞争作用。在同性介质中负的轴张力可以导致卷轴波的失稳,而旋转各向异性的存在可以扩大导致这种失稳的参数区。
其次,我们研究了由FitzHugh-Nagumo可激发单元组成的复杂网络中的集体现象。我们发现网络拓扑结构的重连变化可以引起可激发单元出现持续性的激发,并且存在一个最佳的重连速度使得持续激发的相干性最好。我们把这种在复杂网络中发现的类似于传统相干共振的现象称为网络重连导致的相干共振(NRCR)。NRCR的机制可以由重连代表的有效噪声来理解。