Jüri Engelbrechti osalusel ilmus raamat närvisignaali matemaatilisest modelleerimisest

Springeri kirjastus avaldas monograafia „Modelling of Complex Signals in Nerves“, mille autorid on akadeemik Jüri Engelbrecht ning Tallinna tehnikaülikooli teadurid Kert Tamm ja Tanel Peets.

Raamat käsitleb põnevat biofüüsika probleemi – närvisignaali matemaatiline modelleerimine. Närvisignaalide elektriliste omaduste uurimine ulatub 18. sajandisse ning selle põhiomadused olid 20. sajandi keskpaigaks matemaatilisse mudelisse pandud. Viimaste kümnendite jooksul on eksperimentides näidatud, et elektrilise signaaliga (aktsioonipotentsiaal) kaasnevad mehaanikalised mõjud nii biomembraanis kui ka aksoplasmas (närvikiu sees), kui ka temperatuuri muutus.  Närvisignaal on seega laineansambel, kus aktsioonipotentsiaali levik põhjustab ka mehaanikaliste lainete levikut ja temperatuuri muutust. Need efektid on küll väikesed, ent need võivad omada olulist füsioloogilist rolli. On selge, et nende protsesside paremaks mõistmiseks on vaja närvisignaali leviku matemaatilist mudelit, mis kõiki neid efekte arvesse võtab.  

Raamatus antakse süstemaatiline ülevaade fundamentaalsetest füüsika printsiipidest (jäävusseadused, matemaatilise füüsika võrrandid, jne.), millest tuleb lähtuda  närvisignaali leviku modelleerimisel. Samuti kirjeldatakse detailselt matemaatilisi mudeleid, mida kasutatakse nii elektrilise aktsioonipotentsiaali kui ka mehaanikaliste efektide ja termiliste mõjude kirjeldamiseks. Põhitulemusena on tuletatud mudel, mis põhineb füüsikaliste protsesside analüüsil. Nii on närvisignaali levik kirjeldatud kompleksse protsessina, seostades elektrilised, mehaanikalised ja termilised efektid. Mudeli numbriline analüüs näitab, et mudel suudab kvalitatiivselt kirjeldada katseandmeid. Tegemist on interdistsiplinaarse lähenemisega, kus on õnnestunud siduda tervikuks füüsikast tuletatud hüpoteesid, nende matemaatiline kirjeldus ning füsioloogilised efektid. 

Vaata lähemalt siit.