Chaotic Dynamics of Inner Ear Hair Cells.
Chaotic Dynamics of Inner Ear Hair Cells.
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DOI：
10.1038/s41598-018-21538-z
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发表时间：
2018-02-20
影响因子：
4.6
通讯作者：
Bozovic D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Faber J;Bozovic D
利用活性束运动的实验记录证明了毛细胞动力学中存在低维混沌吸引子。从动态系统理论的维度测试应用于估计独立变量的数量足以模拟毛细胞的反应。庞加莱图的构造是为了观察随机械力振幅的增加从混沌到有序的准周期转变。这种转变的开始伴随着系统中柯尔莫哥洛夫熵的减少和刺激和毛束之间传递熵的增加，表明信号检测。用一个简单的理论模型来描述观测到的混沌动力学。当系统处于混沌状态时，模型对弱刺激的敏感性增强。我们认为混乱可能在毛细胞检测低振幅声音的能力中起作用。
Experimental records of active bundle motility are used to demonstrate the presence of a low-dimensional chaotic attractor in hair cell dynamics. Dimensionality tests from dynamic systems theory are applied to estimate the number of independent variables sufficient for modelling the hair cell response. Poincaré maps are constructed to observe a quasiperiodic transition from chaos to order with increasing amplitudes of mechanical forcing. The onset of this transition is accompanied by a reduction of Kolmogorov entropy in the system and an increase in transfer entropy between the stimulus and the hair bundle, indicative of signal detection. A simple theoretical model is used to describe the observed chaotic dynamics. The model exhibits an enhancement of sensitivity to weak stimuli when the system is poised in the chaotic regime. We propose that chaos may play a role in the hair cell’s ability to detect low-amplitude sounds.
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