听觉感知的非线性放大机制
听觉具有极好的声音感知能力,这种能力被认为与主动放大过程有关。毛细胞被认为在听觉声音传感的有源放大,非线性动态压缩,尖锐的频率调谐曲线和耳声发射等非线性行为中起到了关键性的作用。然而,目前还不清楚毛细胞是如何产生机械放大效应,并使听觉表现感知的非线性特征。本研究通过物理方法,尤其是以能量转换以及拉格朗日函数这一全新的视野对毛细胞在听觉主动放大中的作用机理做了清晰解读。<br>  本研究首先通过对有主动力驱动的振子的非线性动力学方程和其行为特征进行分析,指出与速度有关的自适应主动力可以使系统的振动表现出与听觉系统类...
听觉具有极好的声音感知能力,这种能力被认为与主动放大过程有关。毛细胞被认为在听觉声音传感的有源放大,非线性动态压缩,尖锐的频率调谐曲线和耳声发射等非线性行为中起到了关键性的作用。然而,目前还不清楚毛细胞是如何产生机械放大效应,并使听觉表现感知的非线性特征。本研究通过物理方法,尤其是以能量转换以及拉格朗日函数这一全新的视野对毛细胞在听觉主动放大中的作用机理做了清晰解读。
  本研究首先通过对有主动力驱动的振子的非线性动力学方程和其行为特征进行分析,指出与速度有关的自适应主动力可以使系统的振动表现出与听觉系统类似的非线性行为。随后我们采用能量方法,通过毛细胞感知机械刺激过程中的电能消耗来计算其所产生的主动力以及研究揭示纤毛的主动运动能够产生与速度有关的主动力,并且发现在该主动力驱动下产生典型的Hopf放大效应。进一步通过对毛细胞毛束中力控离子通道开闭运行自适应模型分析,揭示毛细胞毛束的自适应开闭提供了所揭示的与速度有关的自适应主动力。最后,我们提出了用拉格朗日方程,在拉格朗日函数这个统一的框架下对毛细胞胞体电致伸缩、非线性电容以及毛束参与情况下的复杂非线性行为作用做了系统分析,进一步揭示毛细胞胞体电致伸缩提供在听觉在先行感知中的而作用。上述研究,在亚细胞水平上揭示了听觉主动放大机制,为听力障碍与听觉疾病机理的探索提供了依据。
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作者: 田霖
学科专业: 理论物理
授予学位: 博士
学位授予单位: 华中科技大学
导师姓名: 龙长才
学位年度: 2017
语 种: chi
分类号: Q62
在线出版日期: 2018年8月30日