Regensburg 2002 – wissenschaftliches Programm

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DY: Dynamik und Statistische Physik

DY 46: Poster

DY 46.79: Poster

Donnerstag, 14. März 2002, 15:30–18:00, D

Stochastische Resonanz in Ionenkanalensembles — •Gerhard Schmid, Igor Goychuk und Peter Hänggi — Insitut für Physik, Universität Augsburg

In Abhängigkeit von der Größe eines Zellmembranausschnittes und damit der Anzahl der darin enthaltenen Ionenkanäle werden die Phänomene der stochastischen Resonanz, der Kohärenzresonanz und der Synchronisation diskutiert. Die mathematische Beschreibung erfolgt dabei durch ein stochastisch erweitertes Hodgkin-Huxley Modell. Dieses berücksichtigt den Einfluss des internen Rauschens, welches durch das zufällig Öffnen und Schließen der einzelnen Ionenkanäle verursacht wird. Die kollektiven Eigenschaften der Ionenkanalensembles werden anhand zweier Fälle veranschaulicht[1]:

Ohne externen Stimulus der Zellmembran beobachtet man durch internes Rauschen hervorgerufene Aktionspotentiale. Diese treten bei einer bestimmten Membranfläche am regelmäßigsten auf.

In Anwesenheit einer periodischen Anregung der Zellmembran zeigt das Signal-zu-Rausch-Verhältnis den Effekt der intrinsischen stochastischen Resonanz bezüglich der Verkleinerung der Fläche resp. Vergrößerung des internen Rauschens. Nur für genügend große Zellmembranausschnitte mit entsprechend schwachem internem Rauschen kann konventionelle stochastische Resonanz beobachtet werden.

[1] G. Schmid, I. Goychuk and P. Hänggi, Europhys. Lett. 56, 22 (2001)