リズム形成における振動子群の引き込みと確率同期現象

节律形成中振子群的夹带和随机同步现象

• 批准号: 03J07712
• 负责人: 福田 弘和
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J07712/
• 关键词: 結合振動子系; 引き込み現象; 確率同期現象; Belousov-Zhabotinsky反応; 概日リズム; 確立同期現象; 確立共鳴現象

本研究は、非線形力学で注目されている振動子集団の引き込み現象と確率同期現象を、非線形化学振動反応であるBelousov-Zhabotinsky (BZ)反応を用いた実験とそれを基にした数値シミュレーションから明らかにすることを目的に行なった。本年度は、以下の点を明らかにした。1.化学反応系における実験離散的な大自由度結合振動子系をビーズ振動子を用いて構成した。ビーズ振動子は、イオン交換樹脂ビーズに触媒を吸着させて、触媒を含まないBZ溶液に浸漬して構成される。複数のビーズ振動子を同じ溶液中に近づけて並べると、溶液中を拡散する化学物質によって互いに相互作用し、振動子間の距離に依存して引き込み現象が生じる。このビーズ振動子をマイクロ加工ガラス基板上に規則的に配列させ、様々な結合系(2振動子系、3×3格子系、10×10格子系)を構成した。実験の結果、(1)引き込み相転移の臨界距離がシステムサイズに依存すること、(2)臨界距離を超えると指数関数的に系の同期率が現象すること、(3)ペースメーカーをもつ1次元振動子鎖における引き込みと位相波の伝搬率の関係が明らかになった。2.数値シミュレーション光感受性オレゴネータモデルを用いて、実験で得られた結果を基に数値シミュレーションを行った。その結果、(1)引き込み転移点のシステムサイズ依存性がオレゴネータを単純に拡散で局所結合させたモデルでは再現できず、離散系の特徴をさらに考慮しなければならないこと、(2)同期率の指数関数的減少は拡散結合で説明できること、(3)ペースメーカーをもつ1次元振動子鎖における引き込み現象と結合強度の関係が明らかになった。3.生物リズムへの応用BZ反応の実験で得られた知見を生物系へ応用することを目的に、CAM植物の概日リズムを高感度CO_2計測器を用いて測定した。CAM植物は、高温連続明条件下で概日リズムを失うことが知られているが、本研究では一度失われたリズムが十分時間が経過した後に自然と回復することを実験的に明らかにした。

This study focuses on nonlinear mechanics, including the oscillator set phenomenon and the accuracy of the same phenomenon, and nonlinear chemical vibration reaction, Belousov-Zhabotinsky (BZ) いた実験とそれを记にした数値シミュレーションから明らかにすることをpurposeに行なった. This year, the following points are clear and clear. 1. Chemical reaction system における実験 Discrete large degree of freedom combined oscillator system をビーズ oscillator を is composed of いて. The oscillator is composed of the exchange resin catalytic absorber and the catalytic converter containing the BZ solution, which is impregnated. Plural のビーズ oscillator を Same じ にNearly づ け て and べ る と in solution, を拡san す る chemical substance Materials interact with each other, and the distance between oscillators depends on each other. Phenomenon arises. The oscillator oscillator is processed into a regular arrangement of oscillators and a combination system (2 oscillator system, 3×3 grid system, 10×10 grid system) on the ガラス substrate. The result of 実験の, (1) the critical distance of the inducing phase change, the critical distance of the がシステムサイズにdependence, (2) the critical distance of the super えると exponential relationship of the same system Periodic rate phenomenon すること, (3) ペースメーカーをもつ 1-dimensional oscillator Lock に お け る lead き込 み と phase wave の 伝 move rate の relationship が 明 ら か に な っ た. 2. The number of photoreceptive sensors usedて、実験で得られたRESULTSをbasedに number夤シミュレーションを行った.そのRESULTS, (1) inducing き込み転动点のシステムサイズdependency がオレゴネータを単正に拡sanで Bureau combination させたモデルでは reproduces できず, discrete system の特徴をさらに considers しなければならないこと, (2) Explanation of the reduction of the index number of the same period rate and the combination of できること, (3) ペースメーカーをもつ1-dimensional vibrator lock におけるinducing き込み phenomenon and the relationship between bonding strength が明らかになった. 3.Biology system, BZ reaction system, and BZ reaction system.をPurpose, CAM plant concept, リズムをHigh sensitivity CO_2 meter is used to measure いて. CAM plants are under high-temperature and bright conditions, and the results of this study are as follows: After losing ten minutes of time, the natural answer is the natural reply.

项目成果

Global synchronization in two-dimensional lattices of discrete Belousov-Zhabotinsky oscillators

离散 Belousov-Zhabotinsky 振荡器二维晶格中的全局同步

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physica D 205
• 作者: H.Fukuda;H.Morimura;S.Kai
• 通讯作者: S.Kai

Circadian rhythm formation in plant seedling : global synchronization and bifurcation as a coupled nonlinear oscillator system

植物幼苗昼夜节律的形成：作为耦合非线性振荡器系统的全局同步和分叉

• 发表时间: 2004
• 期刊: BioSystems 77
• 作者: H.Fukuda;J.Kodama;S.Kai
• 通讯作者: S.Kai