Theoretische Vorhersage der Kenngrößen spiralförmiger Erregungswellen aus eindimensionalen Messungen

• Applicant: Professor Dr. Harald Engel
• Subject Area: Statistical Physics, Nonlinear Dynamics, Complex Systems, Soft and Fluid Matter, Biological Physics
• Term: from 2010 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 183626692

Im Rahmen des Projekts wird eine theoretische Beschreibung zweidimensionaler Wellenfronten als freies Randwertproblem unter Berücksichtigung von Krümmungs- und Dispersionseffekten für erregbare Systeme mit unvollständiger Zeitskalentrennung ausgearbeitet. Anhand zweikomponentiger generischer Reaktions-Diffusionssysteme werden zwei Grenzfälle des lokalen dynamischen Verhaltens behandelt: Der Fall der N-förmigen Kinetik mit einer ausgeprägten Erregungsphase im Pulsprofil, wie sie für die Aktionspotentiale im Herzen typisch ist, und der Fall der Λ-förmigen Kinetik mit einem spike-förmigem Pulsprofil, welches charakteristisch für Erregungswellen in neuronalen Geweben ist. Das Übergangsverhalten wird numerisch auf der Basis des Oregonator-Modells studiert. Im Mittelpunkt steht die Frage, inwieweit die selektierten Rotationsfrequenzen und die Kerndurchmesser von Spiralwellen auf der Grundlage von Daten der eindimensionalen Wellenausbreitung (Pulsprofil, Dispersionsrelation u.a.) vorhergesagt werden können.

• DFG Programme: Research Grants