Анотації 

Відибіда О.К. Динамiчнi механiзми впливу змiнних електромагнiтних полiв на макромолекулярнi та кооперативнi системи - Рукопис.

Дисертацiя на здобуття наукового ступеня доктора фiзико-математичних наук за спецiальнiстю 01.04.02 - теоретична фiзика. - Iнститут теоретичної фiзики НАН України, Київ, 1999.

   Дисертацiю присв'ячено проблемi iдентифiкацiї і дослiдженню динамiчних механiзмiв дiї зовнiшнiх нетривiальних стимулiв на об'єкти складної природи з метою фiзичного пояснення вiдомих експериментiв з впливу електромагнiтних полiв на бiологiчнi об'єкти. В дисертацiї розроблено новий напрямок, в рамках якого експериментальнi ефекти пояснюються структурою об'єктiв, їх нелiнiйною динамiкою та нетривіальним характером зовнiшнього впливу. В результатi запропоновано i дослiджено новi фiзичнi механiзми, котрi забезпечують високi специфiчнiсть, чутливiсть і селективнiсть при дiї електричних стимулiв промiжних та низьких частот на складнi об'єкти. Основнi результати працi можуть мати практичне застосування в молекулярнiй мiкроелектронiцi, розробцi сенсорiв, сепарацiї макромолекул.
   Ключовi слова: чутливiсть, селективнiсть, тепловий шум, електромагнiтне поле, динамiка, електрофорез, конформацiя, нелiнiйне тертя, нейрон, когерентнiсть.

Vidybida A.K. Dynamical mechanisms of influence of alternative electromagnetic fields on macromolecular and cooperative systems - Manuscript.

Thesis for a doctor's degree by speciality 01.04.02 - theoretical physics. - Bogolyubov Institute for Theoretical Physics of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 1999.

   The thesis is devoted to the problem of identification and investigation of dynamical mechanisms of effects, which are produced in complicated objects by external nontrivial stimuli, with the purpose to offer a physical explanation of known experiments with electromagnetic field action on bilogical objects. In the thesis a new direction has been elaborated. In the framework of this direction, the experimental facts get their explanation based on their structure, nonlinear dynamics and due to nontrivial character of the external influence. As a result new physical mechanisms are offered, which ensure high specificity, sensitivity and selectivity when electromagnetic fields of intermediate frecuency band are recepted by complicated objects. Main results of this work can be applied in molecular microelectronics, development of biosensors, separation of macromolecules.
   Key words: sensitivity, selectivity, thermal noise, electromagnetic field, dynamics, electrophoresis, conformation, nonlinear friction, neuron, coherence.

Видыбида А.К. Динамические механизмы влияния переменных электромагнитных полей на макромолекулярные и кооперативные системы - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.02 - теоретическая физика. - Институт теоретической физики НАН Украины, Киев, 1999.

   Диссертация посвящена проблеме идентификации и исследования динамических механизмов действия внешних нетривиальных стимулов на объекты сложной природы с целью физического объяснения известных экспериментов по воздействию электромагнитных полей миллиметрового диапазона и ниже на биологические объекты. В диссертации развито новое научное направление, в рамках которого экспериментальные эффекты объясняются исходя из структуры объектов, их нелинейной динамикой и нетривиальным характером внешнего воздействия. В результате предложены и исследованоны новые физические механизмы, которые обеспечивают высокие специфичность, чувствительность и селективность при действии электрических стимулов промежуточных и низких частот, а также других, в частности, химических стимулов на сложные объекты.
   При этом для коллоидных и макромолекулярных систем установлены и исследованы новые динамические эффекты: (1) нелинейный електрофрикциофорез, состоящий в появлении направленого дрейфа при действии периодического поля с нулевым временным средним на коллоидные частицы в нелинейно-вязкой среде; (2) модификация потенциальной функции механической системы, вызванная внешней высокочастотной периодической силой; (3) переключение конформаций биополимеров под действием высокочастотных переменных полей; (4) апериодический электрофорез; (5) управление внутренним вращением макромолекул при помощи суперпозиции плоских круговых гармоник. Для данных ефектов характерным является количественная и качественна зависимость от типа временной зависимости приложенного поля. Метод получения перечисленных результатов - математический анализ качественного поведения решений соответствующих динамических уравнений на основе оригинальной техники, развитой в диссертации.
   Для макромолекулярных кооперативных систем установлены и исследованы новые эффекты повышения (1) чувствительноости, (2) селективности, (3) защищённости от теплового шума. Метод получения данных результатов - оценка среднего времени ожидания первого достижения порога на основе предложенной в диссертации концепции когерентного объёма и стандартной техники теории стохастических процессов. Перечисленные выше результаты в совокупности дают теоретическое объяснение физических механизмов взаимодействия внешних електромагнитных полей промежуточных и низких частот с биологическими объектами.
   Установленные выше динамические особенности отклика сложных систем на действие нетривиальных стимулов исследованы в рамках единой системы на примере возбудимой нейронной мембраны при действии естественных стимулов - суперпозиции постсинаптических возбуждающих потенциалов. Указанные стимулы обладают сложной временной зависимостью, а способность мембраны генерировать нервные импульсы обусловлена кооперативностью в системе её ионных каналов. Кооперативность приводит в данном случае к высокой чувствительности отклика к форме электрического стимула, приложенного к мембране. В результате предложен новый критерий запуска нервного импульса - принцип пороговой временной когерентности между единичными постсинаптическими стимулами, который допускает естественную интерпретацию в терминах обработки информации. Метод получения данного результата - анализ отклика мембраны на сложные стимулы посредством численного интегрирования уравнений Ходжкина-Хаксли и оценка вероятности запуска нервного импульса различными стимулами методом статистических испытаний.
   Для кооперативной системы - хеморецепторного нейрона исследована дискриминационная способность (селективность) по сравнению с селективностью его рецепторных макромолекул. При этом исследованы статистические особенности процесса связывания-освобождения молекул химических стимулов множеством рецепторных макромолекул. В результате установлено что хеморецепторный нейрон может обладать значительно более высокой селективностью, чем его рецепторные макромолекулы. Данный еффект проявляется при низких концентрациях. Результат получен в рамках классической теории вероятностей. Основные результаты работы могут иметь практическое применение в молекулярной микроэлектронике, разработке сенсоров, сепарации макромолекул.
   Ключевые слова: чувствительность, селективность, тепловой шум, электромагнитное поле, динамика, электрофорез, конформация, нелинейное трение, нейрон, когерентность.

Скачати автореферат дисертації безкоштовно (повна версія)
Динамiчнi механiзми впливу змiнних електромагнiтних полiв на макромолекулярнi та кооперативнi системи