Eseuri >> Psihologie >> metoda de simulare in studiul problemelor de biologie generală
Modelele fizicochimice reproduce fizice sau chimice structuri biologice, funcții sau procese, și sunt de obicei îndepărtate similaritate fenomene biologice simulate. Începând cu 60-e. 19. au făcut încercări de a crea un model fizico-chimică a structurii și funcțiilor anumitor celule. Astfel, omul de știință german Traube M. (1867) a simulat creșterea celulelor vii, în creștere cristale de CuSO4 în soluția apoasă de K4 [Fe (CN) 6]: fizician francez C. Leduc (1907), cufunda într-o soluție saturată de K3PO4 condensat CaCl2 primit - datorită la forțele de tensiune superficială și osmoza - structură asemănătoare cu alge și ciuperci. Amestecarea de ulei de măsline cu diferite substanțe solubile în apă și introducerea acestui amestec într-o picătură de apă Butschli O. (1892) au primit spumă microscopice au avut o asemănare cu citoplasmă; acest model este reprodus chiar și mișcarea amoeboid. Cu 60-e. 19. S-a propus, de asemenea diverse modele fizice de excitație de-a lungul nervului. Modelul creat de omul de știință italian C. Matteucci și germană - L. Hermann, nervul a fost prezentat sub formă de sârmă, înconjurat de o manta a unui conductor al doilea tip. La conectarea coajă și sârmă galvanometru diferență de potențial observate variază atunci când este aplicat la porțiunea „iritație“ „nervul“ electric. Acest model reproduce unele fenomene bioelectrice în excitație nervoase. om de știință franceză model de R. Lilly propagates de-a lungul undei de excitație nervoase reprodus o serie de fenomene observate în fibrele nervoase (perioada refractară, „totul sau nimic“ lege, un comportament bilateral). Modelul a reprezentat un fir de oțel, care a fost plasat mai întâi într-un solid și apoi acid azotic diluat. Sârmă acoperită cu un oxid, care este recuperată într-un număr de acțiuni; care rezultă într-o zonă a procesului de recuperare propagată de-a lungul firului. Astfel de modele, a arătat capacitatea de a juca unele dintre proprietățile și manifestările de trai prin fenomenele fizice și chimice, pe baza asemănărilor calitative externe și sunt doar de interes istoric.
Mai târziu, modele mai complexe, bazate pe o similitudine cantitativă mult mai profundă, construit pe principiile de inginerie electrică și electronică. Deci, pe baza datelor Studiile electrofiziologice au fost construite circuite electronice de modelare bioelectrice inimei în celula nervoasă, procesul și în sinapsa. mașină mecanică construit ca un controlat electronic comportamente de acte de modelare complexe (formarea unui reflex condiționat, procese de inhibare centrale etc.).
un progres mult mai mare a fost realizat în modelarea condițiilor fizico-chimice pentru existența organismelor vii sau de organe și celule lor. Astfel, soluțiile alese de substanțe anorganice și organice (soluție Ringer, Locke Tyrode și colab.), Care mimează mediul intern și care susțin existența organelor izolate sau celule cultivate în afara organismului.
Model de membrane biologice (film din fosfolipide naturale separă soluția de electrolit) permite studierea bazelor fizice și chimice ale proceselor de transport a ionilor și influența diferiților factori asupra acesteia. Utilizarea reacțiilor chimice în soluții în modul oscilatorie, modelul vibrațional procesele tipice pentru multe fenomene biologice - diferențiere, fenomene morfogenezei în rețele neuronale complexe, etc ...
Modelul matematic (descrierea matematică și logică matematică a structurii, conexiunile și modele de operare ale sistemelor vii) se bazează pe date experimentale sau gînditor formalizate ipoteză descrisă, sau teoria model deschis al unui fenomen biologic și necesită o verificare suplimentară experimentală. Diferite versiuni ale acestor experimente dezvăluie limitele aplicării modelului matematic și furnizează materialul pentru ajustările ulterioare. Modelul matematic, în unele cazuri, pentru a prezice unele fenomene nu cunoscute anterior cercetătorilor. Astfel, modelul de activitate cardiace, propus de oamenii de știință olandezi și Paul van der van der Mark, bazată pe teoria oscilațiilor de relaxare, a sugerat posibilitatea unei aritmii cardiace speciale detectate, ulterior, la om. Din modelul matematic fenomenele fiziologice pot fi menționate ca excitarea modelului fibrelor nervoase dezvoltat de cercetătorii britanici A. Hodgkin și Huxley, A .. Pe baza teoriei rețelelor neuronale de oameni de știință americani W. McCulloch și W. Pitts construit modelul logic-matematic al interacțiunii dintre neuroni. Sistemul de ecuații diferențiale și integrale formează baza simulării biocenozei (V. Volterra, A. N. Kolmogorov). Markov model matematic al procesului de evoluție se bazează O. S. Kulaginoy și A. A. Lyapunovym. I. M. Gelfandom și M. L. Tsetlinym jocuri bazate și teoria automatelor finite teorie a dezvoltat modelul reprezentărilor despre organizarea de comportamente complexe. În special, se arată că managementul a numeroase mușchii corpului se bazează pe generarea sistemului nervos al anumitor blocuri funcționale - sinergii și nu prin controlul independent al fiecărui mușchi. Crearea și utilizarea M. matematice și logice-matematice îmbunătățirea lor contribuie la dezvoltarea în continuare a biomatematică.
Metoda de modelare în biologie este un instrument care vă permite să instalați toate relațiile mai profunde și complexe între teorie biologică și experiment. In ultimul secol metoda experimentală în biologie a început să curgă în anumite limite, și sa dovedit că un număr de cercetare este imposibilă fără modelare. Dacă te uiți la câteva exemple care limitează domeniul de aplicare al experimentului, acestea vor fi în principal următoarele: (19 C15)
- Experimentele pot fi efectuate numai pe instalațiile existente în prezent (incapacitatea experimentului răspândit în trecut);
- intervenție în sistemele biologice sunt, uneori, de așa natură încât este imposibil să se stabilească cauzele schimbărilor în curs de dezvoltare (din cauza interferențelor sau din alte motive);
- unele experimente teoretic posibile nu sunt fezabile din cauza nivelului scăzut de tehnici experimentale;
- un grup mare de experimente care implică experimente asupra ființelor umane ar trebui să fie respinse pe morale - din motive etice.
1. Cu ajutorul unei metode de modelare pe un set de date, puteți dezvolta o gamă de modele diferite, moduri diferite de a interpreta fenomenul în curs de investigare și de a alege cele mai productive pentru interpretare teoretică;
2. În procesul de construire a unui model se poate face diverse adăugiri la ipoteza de studiu și de a obține simplificarea acesteia;