×

2D FitzHugh-Nagumo模型中的模式选择。 (英语) Zbl 1431.37059号

小结:我们构造了平面有界区域上FitzHugh-Nagumo反应扩散系统的正方形和目标模式解。通过进行一个接近平衡的渐近弱非线性展开,我们研究了平稳正方形和超正方形模式的存在性和稳定性:这些模式的出现是在通过无共振的二重特征值发生分岔时发生的。该系统还支持轴对称目标模式的形成,其振幅方程推导接近分岔阈值。我们提供了几个数值模拟来验证理论结果。

MSC公司:

37升10 无穷维耗散动力系统的范式、中心流形理论、分岔理论
35K57型 反应扩散方程
35B36型 偏微分方程背景下的模式形成
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Banerjee,M.,Ghorai,S.,Mukherjee,N.:巴齐金捕食模型中的近似螺旋和目标模式:多尺度扰动分析。《国际分歧混沌》27(3),1750038(2017)·Zbl 1360.35020号 ·doi:10.1142/S0218127417500389
[2] Barbera,E.,Valenti,G.:趋化作用双曲反应扩散模型的波特征。《波动》78,116-131(2018)·Zbl 1469.35140号 ·doi:10.1016/j.wavemoti.2018.2.004
[3] Bendahmane,M.,Ruiz-Baier,R.,Tian,C.:超扩散Lotka-Volterra模型的图灵模式动力学和自适应离散化。数学杂志。生物学72(6),1441-1465(2016)·兹比尔1338.35041 ·doi:10.1007/s00285-015-0917-9
[4] Berenstein,I.,Carbarlido-Landeira,J.:涉及波不稳定性的时空混沌。混沌27(1),013116(2017)·doi:10.1063/1.4974215
[5] Biktashev,V.N.,Tsyganov,M.A.:具有交叉扩散的可激发系统中的孤立波。程序。R.Soc.伦敦。序列号。数学。物理工程科学。461(2064), 3711-3730 (2005) ·Zbl 1370.35174号 ·doi:10.1098/rspa.2005.1529
[6] Borgese,G.,Vena,S.,Pantano,P.,Pace,C.,Bilotta,E.:创新数据通信和处理CNN传输线中孤子波相互作用和传播的模拟、建模和分析。离散动态。《国家社会》2015年第13期(2015年)。https://doi.org/10.1155/2015/139238 ·Zbl 1418.35320号 ·doi:10.1155/2015/139238
[7] Bozzini,B.,Gambino,G.,Laciignola,D.,Lupo,S.,Sammartino,M.,Sgura,I.:金属生长形态化学模型中图灵模式的弱非线性分析。计算。数学。申请。70(8), 1948-1969 (2015) ·Zbl 1443.82017年 ·doi:10.1016/j.camwa.2015.08.019
[8] Brindley,J.、Biktashev,V.H.、Tsyganov,M.A.:具有可激发动力学的人群中的入侵波。生物入侵7(5),807-816(2005)·doi:10.1007/s10530-005-5207-9
[9] Burke,J.,Knobloch,E.:广义Swift-Hohenberg方程中的局域态。物理学。版本E(3),73(5):056211,15(2006)·Zbl 1236.35144号
[10] Capone,F.,De Luca,R.:关于生态流行病反应扩散模型的非线性动力学。国际非线性力学杂志。95, 307-314 (2017) ·doi:10.1016/j.ijnonlinmec.2017.07.009
[11] Conforto,F.,Desvillettes,L.,Soresina,C.:关于涉及捕食者-食饵模型的Holling-type II和Beddington-De Angelis功能反应的反应扩散系统。ArXiv电子版(2017)·Zbl 1392.35181号
[12] Consolo,G.,Curró,C.,Valenti,G.:半干旱环境双曲植被模型中的模式形成和调节。申请。数学。模型。43, 372-392 (2017) ·Zbl 1446.92011号 ·doi:10.1016/j.apm.2016.11.031
[13] De Wit,A.,Lima,D.,Dewel,G.,Borckmans,P.:共维两点附近的时空动力学。物理学。版本E 54(1),261-271(1996)·doi:10.1103/PhysRevE.54.261
[14] FitzHugh,R.:Hodgkin-Huxley神经方程中的阈值和平台。《遗传学杂志》。43, 867-896 (1960) ·文件编号:10.1085/jgp.43.5.867
[15] Galiano,G.:关于从单个物种的突变和分裂推导出的交叉扩散种群模型。计算。数学。申请。64(6), 1927-1936 (2012) ·Zbl 1268.35119号 ·doi:10.1016/j.camwa.2012.03.045
[16] Gambino,G.,Lombardo,M.C.,Lupo,S.,Sammartino,M.:具有线性交叉扩散的反应扩散Schnakenberg模型中的超临界和亚临界分岔。里奇。材料65(2),449-467(2016)·Zbl 1361.35086号 ·doi:10.1007/s11587-016-0267-y
[17] Gambino,G.,Lombardo,M.C.,Sammartino,M.:2D域中由交叉扩散驱动的图案形成。非线性分析。真实世界应用。14(3), 1755-1779 (2013) ·Zbl 1270.35088号 ·doi:10.1016/j.nonrwa.2012.11.009
[18] Gambino,G.,Lombardo,M.C.,Sammartino,M.:具有非线性扩散的Lengyel-Epstein系统的图灵不稳定性和模式形成。实际应用。数学。132(1), 283-294 (2014) ·Zbl 1305.35088号 ·doi:10.1007/s10440-014-9903-2
[19] Gambino,G.,Lombardo,M.C.,Sammartino,M.:捕食者-食饵系统中交叉扩散诱导的次谐波空间共振。物理学。版本E 97(1),012220(2018)·doi:10.1103/PhysRevE.97.012220
[20] Gambino,G.,Lombardo,M.C.,Sammartino,M.,Sciacca,V.:具有非线性扩散的布鲁塞尔系统中的图灵图案形成。物理学。版本E 88(4),042925(2013)·doi:10.1103/PhysRevE.88.042925
[21] Gizzi,A.、Loppini,A.、Ruiz-Baier,R.、Ippolito,A.、Camassa,A.、CAMEA,A.L.、Emmi,E.、Perna,L.G.、Garofalo,V.、Cherubini,C.、Filippi,S.:心脏动作电位双变量模型中的非线性扩散和热电耦合。《混沌》27(9)、10(2017)·doi:10.1063/1.4999610
[22] Haragus,M.,Iooss,G.:无限维动力系统中的局部分支、中心流形和正规形式。Universitext公司。Springer-Verlag伦敦有限公司,伦敦;EDP Sciences,Les Ulis(2011年)·Zbl 1230.34002号 ·doi:10.1007/978-0-85729-112-7
[23] Hodgkin,A.L.,Huxley,A.F.:膜电流的定量描述及其在神经传导和兴奋中的应用。《生理学杂志》。117(4),500-544(1952)·doi:10.1113/jphysiol.1952.sp004764
[24] Iqbal,N.,Wu,R.,Liu,B.:FitzHugh-Nagumo模型中超扩散的图案形成。申请。数学。计算。313, 245-258 (2017) ·Zbl 1426.92010号
[25] Kao,H.-C.,Knobloch,E.:弱亚临界稳态模式:Eckhaus不稳定性和同宿曲线。物理学。版本85(2),50(2012)
[26] Li,J.,Wang,H.,Ouyang,Q.:具有耦合层的反应扩散系统中的平方图灵模式。混沌24(2),023115,6(2014)·兹比尔1345.35056 ·doi:10.1063/1.4875262
[27] Lombardo,M.C.,Barresi,R.,Bilotta,E.,Gargano,F.,Pantano,P.,Sammartino,M.:多发性硬化数学模型中的脱髓鞘模式。数学杂志。生物学75(2),373-417(2017)·Zbl 1378.92034号 ·doi:10.1007/s00285-016-1087-0
[28] Matkowsky,B.J.:非线性动态稳定性:形式理论。SIAM J.应用。数学。18(4), 872-883 (1970) ·Zbl 0216.52905号 ·doi:10.1137/0118079
[29] Murray,J.D.:《数学生物学与II》,第一卷,第三版。施普林格,纽约(2007)
[30] Nayfeh,A.H.:正规形式方法,第2版。威利,纽约(2011)·Zbl 1234.37003号 ·doi:10.1002/9783527635801
[31] Pomeau,Y.,Zaleski,S.,Manneville,P.:重温轴对称细胞结构。Z.安圭。数学。物理学。36(3), 367-394 (1985) ·Zbl 0591.76062号 ·doi:10.1007/BF00944631
[32] Rionero,\[S.:{L}^2 \]对流非线性PDEs反应扩散系统通过辅助ODE系统的L2能衰减。里奇。材料64(2),251-287(2015)·Zbl 1333.35113号 ·doi:10.1007/s11587-015-0231-2
[33] Truscott,J.,Brindley,J.:一般类浮游生物种群模型中的平衡、稳定性和兴奋性。菲洛斯。事务处理。R.Soc.伦敦。序列号。数学。物理学。工程科学。347, 703-718 (1994) ·Zbl 0857.92017号 ·doi:10.1098/rsta.1994.0076
[34] Tsyganov,M.A.,Brindley,J.,Holden,A.V.,Biktashev,V.N.:捕食者-食饵系统中追踪-扩散波的准孤子相互作用。物理学。修订稿。91(21), 218102 (2003) ·doi:10.10103/PhysRevLett.921.18102
[35] Tzou,J.C.,Ma,Y.-P.,Bayliss,A.,Matkowsky,B.J.,Volpert,V.A.:布鲁塞尔模型中一个余维附近的同宿曲线-两个Turing-Hopf分岔点。物理学。版本E 87(2),022908(2013)·doi:10.1103/PhysRevE.87.022908
[36] Yang,L.,Dolnik,M.,Zhabotinsky,A.M.,Epstein,I.R.:超越六边形和条纹的图灵图案。混沌16(3),137114(2006)
[37] Yang,L.,Zhabotinsky,A.M.,Epstein,I.R.:反应扩散模型中的稳定平方和其他振荡图灵模式。物理学。修订稿。92(19), 198303-1-1983034-4 (2004) ·doi:10.1103/PhysRevLett.92.198303
[38] Zemskov,E.P.,Epstein,I.R.,Muntean,A.:具有交叉扩散的Fitzhugh-Nagumo型系统中的振荡脉冲。数学。医学生物学。28(2), 217-226 (2011) ·Zbl 1216.92025号 ·doi:10.1093/imammb/dqq012
[39] Zemskov,E.P.,Horsthemke,W.:双曲反应扩散方程中的扩散不稳定性。物理学。版本E 93(3),032211(2016)·doi:10.1103/PhysRevE.93.032211
[40] Zemskov,E.P.,Tsyganov,M.A.,Horsthemke,W.:具有交叉扩散的双稳态反应扩散系统中的振荡脉冲和波列。物理学。版本E 95(1),012203(2017)·doi:10.103/物理版本E.95.012203
[41] 郑,Q,沈,J:Fitzhugh-Nagumo模型中的模式形成。计算。数学。申请。70(5), 1082-1097 (2015) ·Zbl 1443.92071号 ·doi:10.1016/j.camwa.2015.06.031
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。