Было выбрано двадцать дыхательных циклов, каждый из которых занимал десять кадров кино.

Таким образом, каждый интервал гистограммы представляет один кадр. Нулевой кадр - это то, что в

Который, как было видно, открылся; стрелкой отмечена фаза, когда рот

закрыто. Из [Butler and Woakes 1980] с разрешения компании Company of

ООО "Биологи"

Стр. Решебника 131

Взаимная синхронизация автогенераторов

109

Первоначальное наблюдение было сделано JAS Kelso; позже этот эффект был изучен

Хакен, Келсо и соавторы (ссылки см. [Haken et al. 1985; Haken 1988]

И подробности). В своих экспериментах испытуемый был проинструктирован выполнить противофазное

Колебательные движения указательных пальцев и частоту постепенно увеличивать. Это оказалось

Из того, что на более высокой частоте это движение становится неустойчивым и быстрый переход к

Наблюдается синфазный режим 3, см. Рис. 4.7 и Рис. 4.8.

Для объяснения этого феномена используется гипотеза о том, что ритмическое движение

Пальцем управляет активность соответствующего кардиостимулятора в центральном нерве.

Эта система называется центральным генератором паттернов (CPG). Соответственно синхронный

Колебательное движение двух пальцев можно понимать как блокировку двух ЦПГ. В

Естественное предположение состоит в том, что эти генераторы взаимодействуют; тот факт, что это взаимодействие

Вовлекает муфту с задержкой по времени. Действительно, известно, что мозг

Получает информацию о положении и скорости конечностей; эта информация

Движение считается синфазным, когда задействованы обе мышцы-сгибатели (разгибатели).

Одновременно.

а)

(б)

Рисунок 4.7. При увеличении скорости противофазное движение указательных пальцев (а)

резко переходит в синфазный режим (б). Из [Haken 1988], рис. 11.1, Авторские права

Springer-Verlag.

Рисунок 4.8. (а) Динамика смещения указательных пальцев левой (сплошной

Кривая) и правая (пунктирная кривая) руки. Субъект запускается в противофазном режиме и

увеличивает частоту в соответствии с инструкциями экспериментатора. (б)

Разность фаз между двумя колебаниями. Из [Haken 1988], рис. 11.2, Авторские права

Springer-Verlag.

Стр. Решебника 132

110

Синхронизация двух и многих осцилляторов

Обеспечивается специальными датчиками (проприорецепторами), расположенными в мышцах и сухожилиях. Собственно

Информация о восприятии используется соответствующими областями мозга для управления движениями

И поставляется с некоторой задержкой. Естественно предположить, что такой сигнал от

Палец влияет как на «свой», так и на «чужой» генератор. Предположим также, что такой

Соединение приводит к синхронизации, скажем, в противофазе. Для низкой частоты задержка

В контуре связи намного меньше периода колебаний и поэтому может быть

Пренебрегали. В противном случае задержка эквивалентна фазовому сдвигу проприоцептивного

Сигнал. Если время задержки становится сопоставимым с половиной периода, это соответствует

фазовый сдвиг π, которыйможетбытьответственнымзапер еход, наблюдаемый в

Эксперименты.

4.1.5

Заключительные замечания и связанные с ними эффекты

Мы показали с помощью простой аргументации и проиллюстрировали это де-

Описание нескольких экспериментов, что эффекты фазовой и частотной синхронизации двух

Взаимодействующие осцилляторы очень похожи на случай внешнего воздействия. Соответственно,

Синхронизацию двух систем можно одинаково охарактеризовать с помощью

Графики зависимости частоты от расстройки и семейства языков Арнольда (области синхронизации).

Наступление синхронизации - это снова переход от квазипериодического движения с

Две несоизмеримые частоты для движения с одной частотой; ход времени

Разности фаз вблизи границы области синхронизации такая же, как и для

Случай периодически принудительной системы: интервалы почти постоянной разности фаз

прерываются относительно быстрыми фазовыми сдвигами (см. рис. 3.8).

Есть также некоторые различия между обоими типами. Во-первых, для двух взаимодействующих

Систем частота синхронного движения не постоянна в пределах системы Арнольда.

язык (выполняется только соотношение n 1 = m 2). Действительно, два осциллятора взаимно регулируют

Свои частоты, пока они не достигнут «компромисса»; результирующая частота зависит

По начальной отстройке. Во-вторых, фазовый сдвиг в заблокированном состоянии зависит от типа