Theoretische Vorhersage der Kenngrößen spiralförmiger Erregungswellen aus eindimensionalen Messungen

• Antragsteller: Professor Dr. Harald Engel
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 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-Verfahren: Sachbeihilfen