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TU Berlin

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Nichtlineare Dynamik und Strukturbildung

 

Gegenstand des Seminars ist die Modellierung von Selbstorganisationsprozessen in makroskopischen physikalischen, chemischen oder biologischen Systemen fernab vom thermodynamischen Gleichgewicht. Im Mittelpunkt unserer Untersuchungen mit Methoden der Nichtlinearen Dynamik stehen raum-zeitliche Muster und lokalisierte wellenartige Anregungen, die in einem sehr breiten Kontext von der biologischen Erregungsleitung über intrazelluläre Kalziumwellen, Bedeckungsmuster bei katalytischen Oberflächenreaktionen bis hin zu Aktivitätsmustern in neuronalen Systemen oder elektrischen Erregungswellen im Herzmuskelgewebe beobachtet werden. Das Forschungsgebiet besitzt stark interdisziplinären Charakter mit zahlreichen Querverbindungen zur Biologie, Medizin oder Verfahrenstechnik.

 

 

Sommersemester 2009: "Dissipative Strukturen-Strukturbildung in Reaktions-Diffusionssystemen mit Erregungs-Kontraktionskopplung"

Prof. Dr. Harald Engel (TUB) und Prof. Dr. Markus Bär (PTB)

Im Sommersemester 2009 stehen Strukturbildungsprozesse in mechanisch deformierbaren Medien im Mittelpunkt des Seminars. Konkret interessieren uns Reaktions-Diffusionssysteme mit Erregungs-Kontraktionskopplung zur Modellierung der elektrischen Erregungsleitung im schlagenden Herzen. Einen weiteren Schwerpunkt bilden Kontraktionsmuster beim Schleimpilz Physarum polycephalum, die auf dem Wechselspiel von Aktivierung, Deformation und Strömung beruhen.


Interessierte Studenten können durch aktive Teilnahme am Seminar (Vortrag) einen Seminarschein erwerben und sich über mögliche Themen für Diplomarbeiten informieren.

Programm:

22.04.
Dr. Blas Echebarria, UPC Barcelona: "Modelling cardiac dynamics: What can simple models teach us about mechanoelectric coupling and pathologies?"
06. 05.
Alexander Kothe (TUB):

"Analytical solutions for traveling wave segments" (PDF [1])

20. 05.
Dr. Ekaterina Zhuchkova (TUB):

"Alternans and calcium cycling in cardiac cells" (PDF [2])
[3]
27. 05.
Dr. Martin Falcke (MDC):

"Modeling protrusion waves of motile cells" (PPT [4])

10. 06.
Jakob Löber (TUB):

"Velocity of fronts in heterogeneous reaction-diffusion systems"
01. 07.
Markus Radszuweit (TUB):

"A model for thickness oscillations in protoplasmic droplets of physarum polycephalum" (part 1)

15. 07.
Markus Radszuweit (TUB):

"A model for thickness oscillations in protoplasmic droplets of physarum polycephalum" (part 2)

Literatur


  • A. T. Winfree, The Geometry of Biological Time (Springer, Berlin, 2001).
  • J. Keener, J. Sneyd, Mathematical Physiology (Springer, Berlin, 2001).
  • J. D. Murray, Mathematical Biology (Springer, Berlin, 1993).
  • A. Beuter, L. Glass, M. C. Mackey, M. S. Titcombe (Eds.), Nonlinear Dynamics in Physiology and Medicine (Springer, Berlin, ).
  • D. P. Zipes and J. Jalife, Cardiac Electrophysiology. From Cell to Bedside (W. B. Saunders, Philadelphia, 1995).
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