具有参数强迫的耳蜗浸入边界模型
生物物理
2015-07-08 v1
摘要
耳蜗或内耳具有放大声音信号的显著能力。这被认为至少部分源于某种主动过程，该过程放大基底膜（BM）及其中嵌入的耳蜗隔板振动，达到克服周围耳蜗液体的粘滞阻尼影响的程度。许多作者将这种放大能力归因于耳蜗内的某种机械共振，然而关于放大的确切原因仍无共识。我们的工作受实验启发，实验表明耳蜗隔板内的外毛细胞在受刺激时改变其长度，这进而可引起BM和耳蜗内其他结构的周期性畸变。本文研究了一种源于振荡BM与周围耳蜗液体之间流体动力学相互作用的新流体-机械共振机制。我们提出了一个基于浸入边界法的耳蜗模型，其中由于外毛细胞引起的小振幅周期内部强迫可诱导参数共振。对线性化方程的Floquet稳定性分析证明了在对应人类听觉系统的物理参数范围内存在共振（不稳定）解。浸入边界方程的数值模拟支持解析结果，并清晰展示了共振解模态的存在。这些结果随后用于阐明参数共振沿BM波传播的影响，并与另一个二维耳蜗模型的结果进行了明确比较。
引用
@article{arxiv.1503.07505,
title = {An immersed boundary model of the cochlea with parametric forcing},
author = {William Ko and John M. Stockie},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.07505},
year = {2015}
}