Моделирование физики мозга - Методичка

Кинематику ЭФ [6] иллюстрирует явление электромагнитной индукции (ЭМИ), которое формально подчиняется первому уравнению Максвелла [9]: ROTE = - ДВ/дт , (1) где Е и В - взаимно ортогональные вектора напряженности вихревых электрического и магнитного полей.Очевидно, что ЭМИ играет существенную роль в механизмах генерации и действия ЭФ электромагнитной природы в нервной системе человека. Эквивалентная электрическая модель мембраны нерва: батареи создают суммарный мембраны потенциал U, ионная проводимость обозначена сопротивлениями R, емкость мембраны - конденсатор С [12]. Параллельное соединение нескольких контуров, показанных на Рис 2, моделирует мембрану нейрона [12]. Однако для модели нейрона центральной нервной системы, имеющего миелиновую оболочку, емкостной характеристики мембраны не достаточно. Краевая структура миелиновых оболочек в области перехватов Ранвье образует катушки из спиралей паранодальных петлей длиной порядка 1 мкм, сообщающихся с аксоплазмой через специальные окна. Различия электродинамических свойств аксоплазмы, мембраны и межклеточной жидкости, обусловленные различием их ионно-молекулярного состава и структуры, должны наложить свой отпечаток на механизм генерации ПД.ЭМИ можно привлечь и для объяснения механизма генерации электрических импульсов в капсулированных нервных окончаниях. Наиболее важным для физики мозга представителем такого рода окончаний является тельце Фатера-Пачини (ТФП) (Рис 10).Глаз можно считать интегральным капсулированным окончанием большого числа аксонов зрительного нерва. Его основная функция - преобразование фронта фотонов видимого диапазона в сложную пространственно-временную мозаику ПД и квазифотонов. Электрическая энергия (импульс) поглощенного сетчаткой фотона стимулирует генерацию в ней ПД и частично преобразуется в импульс спайка зрительного нерва. При поглощении фотонов, как в сетчатке, так в других элементах глаза высока вероятность генерации состояний с внутри- и межмолекулярным переносом заряда в донорно-акцепторых фрагментах (D ?-A-?).Для описания свойств различных конденсированных сред широко используют понятие квазичастица [33]. Поскольку содержание воды в мозгу достигает ~75% [15], его можно считать высококонцентрированным коллоидным раствором. Для описания механизмов энергоинформационных процессов, лежащих в основе физики мозга, удобно использовать понятие квазифотона, как обобщение ЭМ-кванта. Таким образом, квазифотон является носителем избыточной энергии электромагнитного поля, локализованной на электроне или на системе электронов той или иной упорядоченной атомно-молекулярной структуры.Элементарной структурной ячейкой жидкой воды является динамический тетраэдр, образованный из четырех молекул воды, связанных между собой водородными связями. Пятая молекула воды или соразмерная с ней молекула или атом могут находиться в центре тетраэдра, тогда он называется центрированным тетраэдром (Рис 13).Для унификации языка биоэнергетики соотнесем с величинами энергий химических связей, колебательно-вращательных и тепловых движений атомов и молекул энергию квазифотонов соответствующей метрики. Дееспособность мозга обеспечивает энергия ферментативные реакции окисления глюкозы в митохондриях и анаэробного ее гликолиза в глазном яблоке. В этих реакциях ЭМ-энергия химических связей глюкозы и кислорода трансформируется в энергию макроэргических связей АТФ, которая в последующих реакциях гидролиза АТФ преобразуются в кинетическую и колебательно-вращательную энергию метаболитов и молекул среды. Суммарный энергетический эффект всех стадий ферментативной реакции окисления глюкозы в митохондриях имеет своим пределом тепловой эффект реакции горения глюкозы в атмосфере кислорода: С6Н12О6 6 О2 > 6 СО2 6 Н2О 2800 (КДЖ/моль).