SU734798A1 - Модель мышцы - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области моделировани  биологических систем и может быть использовано при исследовании нейроннь1х механизмов управлени  мышечным сокращением. Известна модель мышцы, котора  сод жйт п последовательно соединенных интеграторов с. сопротивлением в обратной св зи l. Эта модель воспроизводит кривые одиночных и тетанкческих сокращений, измен   напр жение на свое выходе в соответствии с частотой следовани  импульсов, поступающих по еевходу . Недостатком модели  вл етс  то, что на ней не воспроизводитс  присуща  реальной мыщце зависимость развити  силы сокращени  от частоты следовани  раздражающих импульсов, что ограничивает диапазон использовани  модели при исследовании .нейронных механизмов управлени  мыщечным сокращением. Целью изобретени   вл етс  расщире- ние функциональных свойств модели и приближение их к свойствам реальной мышцы. Цель достигаетс  тем, что в модель дополнительно введены блок умноже1ш  и нелинейный элемент причем вход первого интегратора соединен с выходом блокф- умножени , один из входов которого  вл етс  входом модели мышцы, а другой подключен к выходу нелинейного элемента, вход которого соединен 1 выходом последнего ( г -го) интегратора . На фиг. 1 изображена структурна  схема модели мышцы; на фиг. 2 - характеристика нелинейного элемента; на фиг. 3 - зависимость напр х ени  от частоты следовани  раздражающих импульсов дл  реальной мыщцы (Q ) и дл  модели (б)о . Модель мышцы содержит г последовательно соединенных, например, трех интеграторов 1, 2, 3, охваченных обратными св з ми через резисторы 4, 5, 6, 7, 8 и 9, величины сопротивлений ко-

торых определ ют вид кривой оди14Очнаго сокращени . Выход последнего (п -го) шггегратора 3  вл етс  выходов: Ю модели мышцы и подключен к входу нелинейного элемента 11. Выход нелинейного элемента 11 св зан с одним из входов блока 12 умножени , второй вход которого  вл етс  входом 13 модели,а выход блока 12 умнол :ени  подключен на , первого из цепрчки интегратора Модель работает следующим образом. В исходном состо нии напр жение на выходе модели равно нулю, на выходе нелинейного элемента имеетс  единичное напр жение, а напр жение на выходе блока умножени  равно нулю, так кал на входе модели нет сигнала. При поступлении на вход модели импульсов их амплитуда умножаетс  на напр жение, поступающее с выхода нелинейного эле-. мента, и преобразованные импульсы поступают на вход цепочки интеграторов На выходе модели напр жение измен етс воспроизвод  кривую мышечного сокращени . Изменением напр жени  на выход модели мышцы измен ют напр жение на выходе нелинейного элемента и входной импульсный поток умножаетс  на новую величину. При частоте следовани  импульсов на входе модели, меньшей частоты сли ни  одиночных сокращений, импульсы проход т через блок умножени  умноженными на единицу. При увеличении частты следовани  импульсов одиночные сокращени  на выходе модели сливаютс  сначала в зубчатый, а затем в гладкий тетанус, при этом входной импульсный поток умножаетс  на величину, отлргчнуо на единицы и на интеградор поступа ют импульсы измененной а у-шли7уды, Таким образом коэффициент умножени  входного импульсного потока определ етс  напр жением на выходе модели, котсрое в свою очередь зависит от амплитуды импульсов на выходе блока умножени  Нелинейный элемент преобразует налр жение , поступающее на его вход в зависимость , представленную на фиг. 2,, Где ось абсцисс-напр жение, поступа о щее с выхода модели мышцы, а ось ор- дннат-напр жение на выходе нелинейного элемента, отражающее закон преобразовани  амплитуды входного импульсного потока дл  получени  нелинейной зависимости развити  напр жени  на выходе модели от частоты следовани  импульсов на ее входе, котора  предс-г-авлека на фиг. 3. Характеристика не- .кнекного элемента вычислена теоретически с помощью графического построе- шш и получена экспериментально на мо-

дели мышцы.

Посто нные времени интеграторов : коэффициенты в цеп х обратной св зи подбираютс  так, чтобы одиночна  крива  сокращени  по своим параметрам соответствовала кривой развити  напр жени  реальной мышцы. Параметры входного импульсного потока также соответствуют величинам, наблюдаемым в физиологическом эксперименте

Все это позвол ет проводить эксперименты на модели в реальном, масшта-. бе времени и непосредственно сравнивать результаты биологического и модельного эксперимента. Модель мышцы с нелинейным характером преобразовани  частоты входного импульсного потока в силу сокращени  позвол ет расширить ,. диапазон применимости модели и переносить данные модельного эксперимента на биологический объект во всем диапазоне частот импульсных потоков, .поступающих на вход модели мышцы.

Фор, мулаизобретен и  

Модель мышцы, содержаща  последовательно соединенных интеграторов, с сопротивлением в обратной св зи, отличающа с  тем, что, с целью расшир91- и  функциональных свойств модели и приближени  их к свойствам реапьной мышцы, в модель дополнительli ,; bBSfie.tu,i блок умножени  и нелинейный элемент, причем-вход первого интегратора соединен с выходом блока умножени , один из входов которого  вл етс  входом модели мышцы, а другой подключен к выходу нелинейного элемента , вход которого соединен с выходом последнего (п -го) интегратора.

Источники информации,

прин тые во внимание при экспертизе

1. Романов С. П.. Моделирование механизмов сигнального уровн  управлени  мышечным сокращением, Физиологический журнал , СССР, 1974, N 10, с. 1508-1517.

t-f

/z

:L

11

r

-iilЮ

-Clh

ивш.

i.O

(

0.2

0.8J.O Of

ff.0,6

9иг.2

fmpy

f

10 ,B. 0,6.

0,t0 .

20

SOwo . f4

ZWe.J

Claims (1)

1. Фор. мула изобретен ия

   Модель мышцы, содержащая П после_ довательно соединенных интеграторов, '¹~ с сопротивлением в обратной связи, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных .свойств модели и приближения их к свойствам ,_г; реальной мышцы, в модель дополнительг,: введены блок умножения и нелинейный элемент, причем-вход первого интегратора соединен с выходом блока умножения, один из входов которого является входом модели мышцы, а другой подключен к выходу нелинейного элемента, вход которого соединен с выходом последнего (п-го) интегратора.