По экрану компьютера движутся неправильные огненно-красные кольца. Они увеличиваются, сливаются вместе, рассеиваются, образуют потомство — постоянный цикл появления и распада. Но вдруг экран темнеет; кольца исчезли.
Несколько секунд ничего не происходит. Затем темная поверхность начинает пульсировать. Он ритмично меняет свой цвет, сначала почти незаметно, но становится яснее.
Вскоре после этого происходит второе изменение: вся поверхность внезапно вспыхивает красным. Наконец, кольца появляются снова; экстрим закончился.Нечто подобное может появиться в мозгу, когда начинается приступ мигрени или развивается эпилептический припадок: внезапно миллиарды нейронов одновременно входят в исключительное состояние.
Кажется, что правила, которым они обычно подчиняются, отменяются сразу.Программное обеспечение, отображающее свои результаты на экране компьютера в офисе отделения эпилептологии больницы Боннского университета, демонстрирует очень похожее поведение: казалось бы, из ниоткуда, с совершенно непредсказуемыми интервалами, лежащая в основе модель меняет свою динамику. Что удивительно, так это то, что на самом деле он подчиняется простым правилам, которые, тем не менее, создают своего рода случайность.Эффекты малого мира
Эта модель представляет собой сеть из многих тысяч отдельных элементов, узлов. Они взаимосвязаны — таким образом, они могут общаться и влиять друг на друга. В этом процессе они взаимодействуют не только со своими соседями, но и с некоторыми удаленными узлами. Ученые называют сеть "маленького мира".
Нервные клетки мозга взаимодействуют друг с другом очень похожим образом.Хотя правила общения точно определены, сети этого типа демонстрируют очень сложное поведение. С одной стороны, это связано с множеством узлов, а с другой стороны, с проводкой, соединяющей эти узлы. «Теперь мы смогли показать, что поведение таких сетей может спонтанно меняться», — объясняет Геррит Ансманн, ведущий автор работы и докторант группы нейрофизиков. «Однако эти изменения происходят только при определенных условиях», — объясняет профессор доктор Клаус Ленертц, руководитель группы. «Мы надеемся, что с помощью нашей модели сможем лучше понять условия, при которых в мозгу развиваются экстремальные явления».
Переключение между различными моделями активности, включая возникновение и прекращение экстремальных явлений, основано на фундаментальном механизме, который также может быть переведен на другую систему, например паттернам возбуждения в сердце. «Эта общность позволяет широко применять наши открытия в других областях науки», — подчеркивает профессор д-р Ульрике Фейдель, руководитель группы теоретической физики / сложных систем в Институте химии и биологии морской среды Университета Ольденбурга.Работа является частью проекта, финансируемого фондом Volkswagen.
В этом проекте ученые исследуют механизмы развития экстремальных явлений на примерах эпилептических припадков и токсического цветения водорослей.