Мне нужно несколько строк кода Javascript, который возьмет шестнадцатеричное число (в виде 16-символьной строки) и преобразует его в две переменные, представляющие высокие и низкие 32 бита исходного…

Нужно решение о том, как выполнить следующее: Получить десятичное значение, преобразовать его в 32-битное Hex, затем разделить это 32-битное hex и получить высокие 16-битные и низкие 16-битные…

Я рассчитываю коэффициент для 40 акций. Мне нужно рассортировать их на три группы: высокие, средние и низкие, исходя из значения коэффициента. Соотношение-это доли единицы, и повторений не так уж…

У меня есть аудиовход, который принимает текущий уровень громкости воспроизведения музыки. Затем в течение определенного размера windows (который может варьироваться от 5 до 40) последних томов я…

Обновление: понял это, код был исправлен ниже. Добавлено while loop для подтверждения ввода значений 0 или выше. Поэтому я делаю задание, в котором пользователь вводит 8 баллов, и вы должны найти…

Мне нужно извлечь все пики синусоидального массива, то есть все высокие и низкие значения. Волна идет постоянно вверх и вниз, что-то вроде этого: var wave = [2, 4, 2, -1, -3, -1, 2, 4, 6, 9, 7, 6,…

У меня есть фрейм данных с ~32k строками и 36 столбцами. Я пытаюсь вычислить mean каждой строки и создать отдельный column , содержащий mean для каждой строки. Первоначально я рассчитал его для…

У меня есть код, который выглядит примерно так для школы: print (Couple A Results) coupleA = [] judges = 5 while len(coupleA) < judges: judge1 = input(Input Scores For Couple A in round 1: )…

Я пытаюсь обнаружить несколько цветов в python opencv. Для этого мне нужно определить низкие и высокие значения hsv, чтобы код мог считывать его и обнаруживать цвета. Теперь вопрос, с которым я…

Я пытаюсь найти самые высокие и самые низкие значения одной ячейки. Существует множество вариаций струн Ячейка Е9 a)63Ra b)64Ra c)65Ra d)62Ra e)61Ra f)63Ra g)60Ra h)62Ra Ячейка Е10 a)45° b)44.5°…

Низкие люди увидели, как видят мир высокие, и не верят глазам. Они не знали, что живут в другой реальности

Пользовательница тиктока показала на видео, как выглядит мир для высоких людей, и у зрителей с маленьким ростом появился низкий ответ великанам. Глядя на кадры, снятые с разных высот человеческого роста, люди поражены — они и не подозревали, что всё это время жили в параллельных мирах.

Невозможно осознать, насколько по-разному видят мир люди с большой разницей в росте, пока не посмотришь их собственными глазами. Однако благодаря видео с подписью Pov you 6’1 («Пов, когда ты ростом 185,5 сантиметра»), которое сняла пользовательница тиктока trinitykayona08, это стало возможным.

Пользовательница твиттера MrsMars24K впечатлилась увиденным и перепостила ролик trinitykayona08 в соцсети. На видео тиктокерша ростом в 185,5 сантиметра ходит по своему дому, держа камеру на уровне глаз. Девушке удаётся осматривать верхние части шкафов и холодильников с завидной лёгкостью.

Для зрителей, чей рост гораздо ниже отметки в 185 сантиметров, это был удивительный опыт — увидеть мир глазами высоких, существуя так близко к потолку. В некоторой степени можно даже почувствовать лёгкое головокружение.

При скромном росте в 160 сантиметров MrsMars24K выразила удивление по поводу странного альтернативного существования, с которым сталкиваются высокие люди каждый божий день.

Й-о-о, ВТФ? Это то, как всё выглядит для вас? Как много у вас власти, не может быть! —- написала MrsMars24K.

Чтобы сбалансировать ситуацию, другие пользователи стали показывать видео с точки обзора людей ростом 150 сантиметров. Глядя на кадры, кажется, что люди ростом 185 и 150 сантиметров живут в разных реальностях.

Нашёл одно видео, и оно мне кажется нормальным, — написал пользователь под ником marsormaui.

При росте в 160 сантиметров вид на окружающий мир кардинально меняется, даже по сравнению с теми, чьи глаза видят с высоты 150 сантиметров. С разницей в росте всего в десять сантиметров мир выглядит иначе для MrsMars24K, которая тоже засняла ролик, чтобы продемонстрировать отличия.

Смотрите, это мой нормальный стиль жизни при росте 160 сантиметров, — написала MrsMars24K, прикрепив ролик.

Теперь интересно посмотреть на мир глазами модели с ростом в 2,8 метра, которая показала ноги — и баскетболисты тихо заплакали. Больше, чем их длина, удивляет лишь фото семьи девушки.

Другой парень придумал, как обойти разницу в росте и заставить девушку считать, что он высокий (хотя это не так). У пикапера есть план, и это афера уровня Оушена.

High and Low (1963) — IMDb

Это звучит как типичный полицейский триллер, типичный для Голливуда, где одна рука связана за спиной, но Куросава превращает это в медитацию на честь и порядочность и на то, как чей-то выбор может быстро привести человека в рай или в ад. шаги, которые, кажется, ни к чему не ведут.Гондо — благородный человек, который упорно трудился, чтобы построить себе жизнь, полную богатства и власти. Это немалый подвиг, учитывая, что Япония не известна как общество, в котором можно легко изменить свое положение в жизни, так что это усугубляет его дилемму; он не только потеряет свое состояние, но и потеряет с таким трудом власть и уважение в деловом сообществе, и все из-за ребенка, который ему даже не принадлежит. И не только он проиграет, но и его собственная жена и сын. Но НЕ платить выкуп означает, что он потеряет в себе все человеческое и порядочное, и его жена и сын тоже пострадают от этого.

Это большое дело — не только в японском обществе, но и во всем мире. Неважно, живете ли вы в Непале, Кении, Аргентине или Нью-Йорке, столкнувшись с выбором: потерять свое положение в обществе или потерять душу, что бы вы выбрали? И вы бы по-прежнему сделали этот выбор, зная, что даже если копы поймают плохого парня, это не повлияет на ваши собственные обстоятельства? Достаточно взглянуть на некоторые из недавних скандалов, связанных с акциями, и вы получите хорошее представление о том, на что падает большинство людей.И даже Эд МакБейн, по роману которого снят этот фильм, знал, как трудно будет отдать свой мир ради своего духа; его бизнесмен отказывается платить выкуп.

Для меня этот фильм — лучший и самый тонкий фильм Куросавы. Каждый кадр составлен, выверен и сделан правильно. Не во всех фильмах обязательно должны быть взрывы бомб, сцены погони и люди, кричащие «Бу!» воздействовать на вас; иногда просто человек, едущий в поезде по пути к тому, что, как он знает, будет для него катастрофой, и его мира достаточно, чтобы заставить вас поблагодарить небеса за хорошо рассказанную историю.

Высокое и низкое давление

Если вы регулярно смотрите прогнозы погоды, скорее всего, вы слышали от местного метеоролога по телевидению следующее: «Сегодня впереди много солнечного света, так как в этом районе господствует высокое давление». Или: «ожидайте, что дождь разольется в этом районе по мере приближения системы низкого давления». Хорошо известно, что высокое давление обычно ассоциируется с хорошей погодой, а низкое — с пасмурной, дождливой или снежной погодой.Но вы когда-нибудь задумывались, почему ??

Чтобы понять типы погодных условий, обычно связанные с системами высокого и низкого давления, мы должны мыслить «вертикально». Движение воздуха в атмосфере над нашими головами играет большую роль в погоде, которую мы испытываем здесь, на поверхности земли. По сути, воздух охлаждается по мере подъема, что может привести к тому, что водяной пар в воздухе конденсируется в жидкие капли воды, иногда образуя облака и осадки. С другой стороны, опускание воздуха связано с условиями потепления и высыхания.Итак, первый важный момент, о котором следует помнить, — это поднимающийся воздух = увлажнение, опускание воздуха = высыхание.

Так при чем здесь высокое и низкое давление? Что ж, высокое давление связано с опусканием воздуха, а низкое давление связано с подъемом воздуха. Но почему? Ответ связан с типичным потоком воздуха при высоком и низком давлении. Физически кажется разумным иметь поток воздуха от высокого до низкого давления. По причинам, которые я не буду описывать в этом посте, воздушный поток (из-за вращения и трения Земли) направлен немного внутрь к центру низкого давления и немного наружу от центра высокого давления:

Слегка движущийся внутрь воздух при низком давлении заставляет воздух сближаться, и, поскольку он не может двигаться вниз из-за поверхности, воздух движется вверх, что приводит к конденсации и выпадению осадков, как обсуждалось ранее.Обратное происходит при высоком давлении. Воздух движется от центра высокого давления на поверхности (или «расходится»), поэтому воздух сверху должен опускаться, чтобы занять свое место. Поверхностный поток сопровождается противоположным поведением на верхних уровнях атмосферы, как показано на этой схематической диаграмме:

Теперь это гораздо больше, чем просто высокое давление = хорошая погода и низкое давление = плохая погода (иначе я бы остался без работы!), Но, надеюсь, после прочтения этого вы лучше понимаете, почему метеорологи говорят о давлении. системы.Хотите сделать следующий шаг? Узнайте о теплых и холодных фронтах здесь.

Ищете больше информации о погоде? Посетите наш новый PODCAST … The Weather Lounge! Нажмите ниже:

Вы также можете найти The Weather Lounge в Apple, Google, Spotify и Stitcher. Новые серии каждые две недели!

Нужна информация о наших погодных решениях? Посетите: https://weatherworksinc.com/products

Не забывайте, что больше информации о погоде вы всегда можете найти у нас на Facebook и Twitter.

Также не забудьте заглянуть на наш канал YouTube, чтобы узнать о погоде еженедельно.

Максимумы и минимумы давления воздуха

Воздух у поверхности течет вниз и прочь в системе высокого давления (слева), а воздух течет вверх и вместе в системе низкого давления (справа).
Кредит: NESTA

Стоя на земле и глядя вверх, вы смотрите сквозь атмосферу. Может показаться, что там ничего нет, особенно если на небе нет облаков.Но чего вы не видите, так это воздуха — его много. Мы живем на дне атмосферы, и вес всего воздуха над нами называется давлением воздуха. На каждый квадратный дюйм поверхности Земли приходится 14,7 фунта воздуха. Это означает, что воздух оказывает давление на поверхность Земли в 14,7 фунтов на квадратный дюйм (фунт / кв. Дюйм). Высоко в атмосфере давление воздуха падает. Чем меньше молекул воздуха наверху, тем меньше давление из-за веса воздуха наверху.

Давление меняется изо дня в день на поверхности Земли — в нижней части атмосферы.Отчасти это связано с тем, что Земля неодинаково нагревается Солнцем. В областях, где воздух нагревается, часто бывает более низкое давление, потому что теплый воздух поднимается вверх. Эти области называются системами низкого давления. Места, где высокое давление воздуха, называются системами высокого давления.

Система низкого давления имеет более низкое давление в центре, чем в областях вокруг нее. Ветры дуют в сторону низкого давления, и воздух поднимается вверх в атмосфере, где они встречаются. Когда воздух поднимается, водяной пар внутри него конденсируется, образуя облака и часто осадки.Из-за вращения Земли и эффекта Кориолиса ветры системы низкого давления вращаются против часовой стрелки к северу от экватора и по часовой стрелке к югу от экватора. Это называется циклоническим потоком. На погодных картах система низкого давления обозначена красным L.

Система высокого давления имеет более высокое давление в центре, чем в областях вокруг нее. Ветры дуют от высокого давления. Закручиваясь в противоположном направлении от системы низкого давления, ветры системы высокого давления вращаются по часовой стрелке к северу от экватора и против часовой стрелки к югу от экватора.Это называется антициклоническим потоком. Воздух из более высоких слоев атмосферы опускается вниз, чтобы заполнить оставшееся пространство, когда воздух выдувается наружу. На погодной карте вы можете заметить синюю букву H, обозначающую расположение системы высокого давления.

Как узнать давление? Как мы узнаем, как он меняется с течением времени? Сегодня электронные датчики на метеостанциях измеряют давление воздуха. Эти датчики могут непрерывно измерять давление с течением времени. Раньше использовались барометры, которые измеряли, сколько воздуха давит на жидкость, такую ​​как ртуть.Исторически измерения давления воздуха описывались как «дюймы ртутного столба». Сегодня метеорологи используют миллибары (мб) для описания атмосферного давления.

Давление воздуха зависит от температуры и плотности.

Когда вы надуваете воздушный шар, молекулы воздуха внутри воздушного шара упаковываются вместе более плотно, чем молекулы воздуха вне воздушного шара. Это означает, что внутри воздушного шара высокая плотность воздуха. Когда плотность воздуха высока, давление воздуха высокое. Давление воздуха давит на воздушный шар изнутри, заставляя его надуть.Если нагреть шар, давление воздуха станет еще выше.

Давление воздуха зависит от температуры воздуха и плотности молекул воздуха.

Атмосферные ученые используют математические уравнения, чтобы описать, как давление, температура, плотность и объем связаны друг с другом. Они называют эти уравнения законом идеального газа . В этих уравнениях температура измеряется в Кельвинах.

Это уравнение помогает нам объяснить, как работает погода, например, что происходит в атмосфере, создавая теплые и холодные фронты и штормы, такие как грозы.Например, если давление воздуха увеличивается, температура должна увеличиваться. Если давление воздуха уменьшается, температура понижается. Это также объясняет, почему воздух становится холоднее на больших высотах, где давление ниже.

Низкий уровень липопротеинов высокой плотности коррелирует с серьезностью пациентов с COVID-19: обсервационное исследование | Липиды в здоровье и болезнях

Гипоксическая тренировка «Live High-Train Low and High» улучшает результаты командных видов спорта

Цель: Это исследование направлено на изучение физической работоспособности и гематологических изменений у 32 элитных игроков мужского пола, занимающихся командными видами спорта, после 14 дней тренировок в условиях нормобарической гипоксии (≥14 часов на глубине 2800-3000 м) в сочетании с тренировками в режиме «живого высокого напряжения» (LHTL) при нормобарической гипоксии. тренировка с повторным спринтом (шесть занятий по четыре подхода по 5 спринтов по 5 с с 25 с пассивного восстановления) либо при нормобарической гипоксии на высоте 3000 м (LHTL + RSH, а именно, LHTLH; n = 11), либо при нормоксии (LHTL + RSN, а именно, LHTL; n = 12) по сравнению с контролируемой тренировкой «живого низкого уровня» (LLTL; n = 9).

Методы: Перед (до), сразу после (после-1) и через 3 недели после (после-2) вмешательства массу гемоглобина (Hbmass) измеряли дважды [оптимизированный метод повторного дыхания окиси углерода (CO)] и повторяли вертикальный прыжок. -спринт (восстановление 8 × 20 м — 20 с) и характеристики прерывистого восстановления йо-йо уровня 2 (YYIR2) были протестированы.

Полученные результаты: Обе группы с гипоксией одинаково увеличивали Hbmass в Post-1 и Post-2 по сравнению с Pre (LHTLH: +4.0%, P <0,001 и + 2,7%, P <0,01; LHTL: + 3,0% и + 3,0%, оба P <0,001), тогда как в LLTL изменений не произошло. По сравнению с Pre, эффективность YYIR2 увеличилась на ~ 21% в Post-1 (P <0,01) и на ~ 45% в Post-2 (P <0,001), без разницы между двумя группами вмешательства (по сравнению с отсутствием изменений в LLTL) . От Pre до Post-1 кумулятивное время спринта уменьшилось в LHTLH (-3,6%, P <0,001) и LHTL (-1,9%, P <0,01), но не в LLTL (-0,7%), и оставалось значительно сниженным в Post. -2 (-3.5%, P <0,001) только в LHTLH. Показатели вертикального прыжка не изменились.

Выводы: Гипоксическая тренировка «живые высокие тренировки», перемежающаяся с повторяющимися спринтами в условиях гипоксии в течение 14 дней (в сезон), увеличивает показатели Hbmass, YYIR2 и способность к многократному спринту у элитных полевых игроков командных видов спорта с преимуществами, сохраняющимися как минимум на Через 3 недели после вмешательства.

Низкое артериальное давление (гипотония) — симптомы и причины

Обзор

Низкое кровяное давление может показаться желательным, но для некоторых людей оно не вызывает проблем.Однако у многих людей аномально низкое кровяное давление (гипотония) может вызвать головокружение и обмороки. В тяжелых случаях низкое кровяное давление может быть опасным для жизни.

Показание артериального давления ниже 90 миллиметров ртутного столба (мм рт. Ст.) Для верхнего числа (систолическое) или 60 мм рт.

Причины низкого кровяного давления могут варьироваться от обезвоживания до серьезных заболеваний. Чтобы вылечить, важно выяснить, что вызывает у вас низкое кровяное давление.

Продукты и услуги

Симптомы

Для некоторых людей низкое артериальное давление сигнализирует об основной проблеме, особенно когда оно внезапно падает или сопровождается такими признаками и симптомами, как:

• Головокружение или дурноту
• Обморок
• Нечеткое или нечеткое зрение
• Тошнота
• Усталость
• Недостаток концентрации

Шок

Сильная гипотензия может привести к этому опасному для жизни состоянию.Признаки и симптомы включают:

• Путаница, особенно у пожилых людей
• Холодная, липкая, бледная кожа
• Быстрое, поверхностное дыхание
• Пульс слабый и учащенный

Когда обращаться к врачу

Если у вас есть признаки или симптомы шока, обратитесь за неотложной медицинской помощью.

Если у вас постоянно низкие показатели артериального давления, но вы чувствуете себя хорошо, ваш врач, скорее всего, просто будет наблюдать за вами во время обычных осмотров.

Даже случайное головокружение или дурнота могут быть относительно незначительной проблемой — например, результатом легкого обезвоживания из-за длительного пребывания на солнце или в горячей ванне.Тем не менее, важно обратиться к врачу, если у вас есть признаки или симптомы низкого кровяного давления, поскольку они могут указывать на более серьезные проблемы. Может быть полезно записывать свои симптомы, когда они возникают и что вы делаете в это время.

Причины

Артериальное давление — это измерение давления в артериях во время активной фазы и фазы покоя каждого сердечного сокращения.

• Систолическое давление. Верхнее число в показании артериального давления — это давление, которое создает ваше сердце, перекачивая кровь по артериям к остальному телу.
• Диастолическое давление. Нижнее число в показании артериального давления относится к величине давления в ваших артериях, когда ваше сердце находится в состоянии покоя между ударами.

Текущие руководства определяют нормальное артериальное давление ниже 120/80 мм рт. Ст. .

Артериальное давление меняется в течение дня в зависимости от:

• Положение корпуса
• Ритм дыхания
• Уровень стресса
• Физическое состояние
• Лекарства, которые вы принимаете
• Что вы едите и пьете
• Время суток

Артериальное давление обычно самое низкое ночью и резко повышается при пробуждении.

Артериальное давление: как низко вы можете упасть?

То, что для вас считается низким артериальным давлением, для кого-то может быть нормой. Большинство врачей считают артериальное давление слишком низким только в том случае, если оно вызывает симптомы.

Некоторые эксперты определяют низкое артериальное давление как значения ниже 90 мм рт. Ст. систолическое или 60 мм рт. Ст. диастолическое. Если какое-либо число ниже этого, ваше давление ниже нормального.

Внезапное падение артериального давления может быть опасным.Изменение всего на 20 мм рт. А большие капли, например, вызванные неконтролируемым кровотечением, тяжелыми инфекциями или аллергическими реакциями, могут быть опасными для жизни.

Состояния, которые могут вызвать низкое кровяное давление

Медицинские состояния, которые могут вызвать низкое кровяное давление, включают:

• Беременность. Поскольку кровеносная система во время беременности быстро расширяется, кровяное давление может упасть. Это нормально, и после родов артериальное давление обычно возвращается к уровню, который был до беременности.
• Проблемы с сердцем. Некоторые сердечные заболевания, которые могут привести к низкому кровяному давлению, включают чрезвычайно низкую частоту сердечных сокращений (брадикардию), проблемы с сердечным клапаном, сердечный приступ и сердечную недостаточность.
• Эндокринные проблемы. Заболевание паращитовидных желез, надпочечниковая недостаточность (болезнь Аддисона), низкий уровень сахара в крови (гипогликемия) и, в некоторых случаях, диабет могут вызвать низкое кровяное давление.
• Обезвоживание. Когда ваше тело теряет больше воды, чем потребляет, это может вызвать слабость, головокружение и усталость. Лихорадка, рвота, сильная диарея, чрезмерное употребление мочегонных средств и физические нагрузки могут привести к обезвоживанию.
• Кровопотеря. Потеря большого количества крови, например, из-за серьезной травмы или внутреннего кровотечения, уменьшает количество крови в вашем теле, что приводит к серьезному падению артериального давления.
• Тяжелая инфекция (сепсис). Когда инфекция в организме попадает в кровоток, это может привести к опасному для жизни падению артериального давления, называемому септическим шоком.
• Тяжелая аллергическая реакция (анафилаксия). Общие триггеры этой тяжелой и потенциально опасной для жизни реакции включают продукты питания, определенные лекарства, яды насекомых и латекс. Анафилаксия может вызвать проблемы с дыханием, крапивницу, зуд, опухшее горло и опасное падение артериального давления.
• Недостаток питательных веществ в вашем рационе. Недостаток витамина B-12, фолиевой кислоты и железа может препятствовать выработке организмом достаточного количества красных кровяных телец (анемия), вызывая низкое кровяное давление.

Лекарства, вызывающие низкое кровяное давление

Некоторые лекарства могут вызывать низкое кровяное давление, в том числе:

• Водные таблетки (диуретики), такие как фуросемид (Лазикс) и гидрохлоротиазид (Микрозид, другие)
• Альфа-блокаторы, такие как празозин (Minipress)
• Бета-блокаторы, такие как атенолол (Tenormin) и пропранолол (Inderal, Innopran XL, другие)
• Лекарства от болезни Паркинсона, такие как прамипексол (Мирапекс) или препараты, содержащие леводопу
• Некоторые типы антидепрессантов (трициклические антидепрессанты), включая доксепин (Силенор) и имипрамин (Тофранил)
• Лекарства от эректильной дисфункции, включая силденафил (Revatio, Viagra) или тадалафил (Adcirca, Alyq, Cialis), особенно при одновременном приеме с сердечным препаратом нитроглицерином (Nitrostat, другие)

Типы низкого кровяного давления

Врачи часто разделяют низкое кровяное давление (гипотензию) на категории в зависимости от причин и других факторов.Некоторые типы низкого кровяного давления включают:

• Низкое артериальное давление при вертикальной (ортостатической или постуральной) гипотензии). Это внезапное падение артериального давления при вставании из положения сидя или после того, как вы легли.

  Гравитация заставляет кровь стекать в ноги, когда вы стоите. Обычно ваше тело компенсирует это за счет увеличения частоты сердечных сокращений и сужения кровеносных сосудов, тем самым обеспечивая возврат достаточного количества крови в мозг.

  Но у людей с ортостатической гипотонией этот компенсирующий механизм не работает, и артериальное давление падает, что приводит к головокружению, дурноты, затуманенному зрению и даже обмороку.

  Ортостатическая гипотензия может возникать по разным причинам, включая обезвоживание, длительный постельный режим, беременность, диабет, проблемы с сердцем, ожоги, чрезмерное тепло, большое варикозное расширение вен и некоторые неврологические расстройства.

  Ряд лекарств также может вызывать ортостатическую гипотензию, особенно лекарства, используемые для лечения высокого кровяного давления — диуретики, бета-блокаторы, блокаторы кальциевых каналов и ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента (АПФ), а также антидепрессанты и лекарства, используемые для лечения болезни Паркинсона и Эректильная дисфункция.

  Ортостатическая гипотензия особенно часто встречается у пожилых людей, но она также встречается у молодых, в остальном здоровых людей, которые внезапно встают после долгого сидения со скрещенными ногами или после некоторого времени приседания.

• Пониженное артериальное давление после еды (постпрандиальная гипотензия). Это падение артериального давления происходит через 1-2 часа после еды и затрагивает в основном пожилых людей.

  Кровь приливает к пищеварительному тракту после еды.Обычно ваше тело увеличивает частоту сердечных сокращений и сужает определенные кровеносные сосуды, чтобы поддерживать нормальное кровяное давление. Но у некоторых людей эти механизмы не работают, что приводит к головокружению, обмороку и падению.

  Постпрандиальная гипотензия чаще поражает людей с высоким кровяным давлением или расстройствами вегетативной нервной системы, такими как болезнь Паркинсона.

  Небольшие обеды с низким содержанием углеводов; пить больше воды; а отказ от алкоголя может помочь уменьшить симптомы.

• Низкое кровяное давление из-за ложных сигналов мозга (нервно-опосредованная гипотензия). Это заболевание, которое вызывает падение артериального давления после длительного стояния, в основном поражает молодых людей и детей. Кажется, это происходит из-за недопонимания между сердцем и мозгом.
• Низкое артериальное давление из-за поражения нервной системы (множественная системная атрофия с ортостатической гипотензией). Это редкое заболевание, также называемое синдромом Шай-Драгера, имеет множество симптомов, похожих на болезнь Паркинсона.Он вызывает прогрессирующее повреждение вегетативной нервной системы, которая контролирует непроизвольные функции, такие как артериальное давление, частоту сердечных сокращений, дыхание и пищеварение. Это связано с очень высоким кровяным давлением в положении лежа.

Факторы риска

Низкое кровяное давление (гипотензия) может возникнуть у любого человека, хотя некоторые виды низкого кровяного давления встречаются чаще в зависимости от вашего возраста или других факторов:

• Возраст. Падение артериального давления при стоянии или после еды наблюдается в основном у взрослых старше 65 лет.Нервно-опосредованная гипотензия в первую очередь поражает детей и молодых людей.
• Лекарства. Люди, которые принимают определенные лекарства, например, лекарства от высокого кровяного давления, такие как альфа-адреноблокаторы, имеют больший риск низкого кровяного давления.
• Некоторые болезни. Болезнь Паркинсона, диабет и некоторые сердечные заболевания повышают риск развития низкого кровяного давления.

Осложнения

Даже умеренные формы низкого кровяного давления могут вызвать головокружение, слабость, обморок и риск травм в результате падений.

И очень низкое кровяное давление может лишить ваше тело достаточного количества кислорода для выполнения своих функций, что приведет к повреждению вашего сердца и мозга.

22 сентября 2020 г.

Унифицированная модель улитки для низко- и высокочастотного слуха млекопитающих

Значение

Разработка математической модели, которая прогнозирует реакцию улитки по всей спирали улитки, была выдающейся задачей в этой области.Без такой модели невозможно точное представление взаимодействий, происходящих внутри улитки в ответ на сложные сигналы, такие как звуки речи или комбинации тонов, которые вызывают клинически значимую отоакустическую эмиссию. Мы показываем, что включение сужения протоков улитки и вязкости жидкости на макро- и микромасштабе вместе с тонким изменением сложной цитоархитектуры улитки в механо-электроакустическую модель обеспечивает ключевые ингредиенты для представления механической и нейронной настройки от основы. к верхушке улитки.

Abstract

Пространственные вариации сложной цитоархитектуры, жидких чешуек и механоэлектрической трансдукции в улитке млекопитающих уже давно постулируются, чтобы предоставить органу способность выполнять частотно-временную обработку звука в реальном времени. Тем не менее, точный способ, которым это трехстороннее соединение обеспечивает превосходную кохлеарную фильтрацию, еще предстоит сформулировать в математической модели от основания к верхушке. Более того, в то время как кривые настройки, вызванные звуком, полученные из механических усилений, являются отличными суррогатами пороговых значений слуховых нервных волокон в основании улитки, эта корреляция не работает на верхушке.Ключевые факторы, влияющие на расхождение как механической, так и нейронной настройки на вершине, а также пространственное изменение механической настройки, изучены не полностью. Мы разрабатываем модель, которая показывает, что механические эффекты, возникающие в результате комбинации сужения улитковой лестницы и пространственного изменения цитоархитектуры улитки, обеспечивают надежные механизмы, которые модулируют активный ответ, опосредованный внешними волосковыми клетками, и обеспечивают основу для переход спектров механического усиления по спирали улитки.Кроме того, модель предсказывает, что нейронная настройка в основании в первую очередь определяется механической фильтрацией улитковой перегородки. На вершине, микромасштабная гидродинамика и наноразмерная динамика каналов также должны быть задействованы для описания пороговой нейронной настройки для низких частот. В целом, модель очерчивает физиологическую основу разницы между базальным и апикальным усилением, наблюдаемой в экспериментах, и обеспечивает согласованное описание высокочастотной и низкочастотной настройки улитки.

Улитка млекопитающих действует как акустический спектральный анализатор, поскольку возникающая динамика на уровне органа, возникающая в результате пространственной организации его морфологических, механических, электрохимических и нейронных характеристик, придает градиент частотной избирательности от основания к вершине, известный как тонотопическая карта. .Настройка вызванного звуком механического ответа ключевого структурного элемента улитки, базилярной мембраны (BM), традиционно использовалась в качестве заместителя для ответа слухового нервного волокна (ANF) из-за измеренного сходства между двумя величинами ( 1). Однако каноническая теория основана на экспериментах, ограниченных базальным концом улитки, и более поздние апикальные измерения поставили под сомнение этот принцип (2, 3). Например, эксперименты с апикальным поворотом улитки морской свинки с использованием оптической когерентной томографии (ОКТ) (2) показали, что ответ BM плохо настроен и не демонстрирует высокого и нелинейного усиления, наблюдаемого в базальном повороте.Вибрации в точке около ретикулярной пластинки (RL) на вершине действительно демонстрируют нелинейный сдвиг усиления на 20-30 дБ от низкого до высокого уровня звукового давления (SPL) (3), но не могут воссоздать V-образную настройку. связанный с порогом ANF (3⇓⇓ – 6). Различия между механической настройкой у основания и на вершине, а также расхождение между механической и нервной настройкой на вершине, привели к мнению, что микромеханика, лежащая в основе базовой части улитки млекопитающих, различна. от апекса, и существует переход от базальной к апикальной механике вдоль спирали улитки (7).

Хотя теоретические и численные исследования были успешными в моделировании базального высокочастотного отклика улитки (14–16), мало исследований было сосредоточено на моделировании отклика улитки на верхушке. Недавно было показано, что модель, которая включает эффект прямой связи от фаланговых отростков, обеспечивает хорошее соответствие амплитуды вибрации в основании, а также на верхушке улитки высокочастотной слуховой улитки мыши (17). Однако модель переоценивает накопление фазы, наблюдаемое in vivo, и не имеет механики текториальной мембраны (TM), которая, как было показано, является важным фактором, определяющим усиление в улитке, как теоретически (13), так и экспериментально (18, 19). .Другие модели показали, что механические свойства BM (20), импеданс геликотремы (21–23) и кривизна улитки (24) могут играть роль в низкочастотном слухе. Reichenbach и Hudspeth (25) предложили модель для учета потери амплификации BM на верхушке путем критической настройки параметров электромоторной обратной связи пучка волос (HB) и внешней волосковой клетки (OHC). Однако эта модель предполагает равенство движений пучка волос и поперечных движений RL, что не согласуется с экспериментальными данными (26) и более точными физиологическими моделями (12).Кроме того, эта модель предполагает, что положительное отклонение HB приводит к гиперполяризации волосковой клетки, что маловероятно in vivo в улитке млекопитающих. Тем не менее, модель показывает возможный механизм, который может отделить BM от HB, чтобы объяснить отсутствие амплификации BM на верхушке. Хотя эти предыдущие исследования указали на механизмы, которые могут иметь отношение к низкочастотному слуху, ни одно из них не привело к разработке глобальной модели улитки, которая точно предсказывает разнообразие усилений, наблюдаемых во всем диапазоне частот.В этой статье мы разрабатываем физиологическую модель, которая объясняет механическую настройку улитки от основания до вершины.

Результаты

Модель улитки от основания до верхушки.

Во-первых, мы сравниваем величину и фазу усиления BM (частотно-зависимое отношение движения BM к движению стремени), вычисленное на основе нашей модели (рис. 1 и материалы и методы ), с экспериментальным усилением BM в базальной точке. улитки морской свинки. Расчетная величина усиления представлена ​​на рис.2 A , а фаза показана на рис. 2 B . Место отклика находится на расстоянии 3,9 мм от стремени, для которого частота наибольшего отклика (характеристическая частота [CF]) составляет 16,3 кГц. Сплошная синяя линия показывает усиление BM для активной модели, а синяя пунктирная линия показывает усиление BM для пассивной модели. Экспериментальное усиление BM (27) в ответ на стимул SPL 20 дБ (соответствует активной модели) изображено с помощью синих ромбов, а усиление BM от стимула SPL 100 дБ у мертвого животного (соответствует пассивной модели) нанесен с помощью синих кружков.И модельные, и экспериментальные коэффициенты усиления были нормированы на соответствующие им максимальные пассивные коэффициенты усиления. Модель и экспериментальные результаты показывают замечательное соответствие: пик активного ответа BM показывает увеличение на 27-30 дБ по сравнению с пиковым пассивным ответом BM и накопление фазы примерно на 2 цикла в активном случае и 1 цикл в пассивном случае. .

( A ) Схема конечно-элементной модели улитки морской свинки, показывающая изменение высоты вестибульной лестницы и барабанной лестницы, включенных в конечно-элементную модель от основания к вершине на основе площадные измерения улитки морских свинок (исх.8 и 9 и SI Приложение ). Жидкость в чешуях моделируется как сжимаемая и вязкая и связана с овальным окном (OW) и круглым окном (RW), которые моделируются как гибкие мембраны с одной модой колебаний, как показано пунктирными линиями. Образец реакции из-за акустической стимуляции стремени был проиллюстрирован, где цвет показывает распределение давления в чешуе, а смещение перегородки улитки показано черной линией, разделяющей чешуйки.( B ) В модель включена продольная (направление x) связь фаланговых отростков (PhP) и клетки Дитера (DC) с ретикулярной пластиной (RL) в апикальном месте (10). ( C ) На модели показано поперечное сечение кортиевского органа (OoC). RL поворачивается вокруг опорных ячеек (PC) через торсионную пружину и составляет угол α с базилярной мембраной (BM). Предполагается, что оси наружных волосковых клеток (OHC) перпендикулярны RL и составляют угол ϕDC к DC, которые считаются перпендикулярными BM.Текториальная мембрана (TM) моделируется как соединенная в продольном направлении балка (11), соединенная с лимбальным прикреплением через торсионную пружину, в то время как BM моделируется как ортотропная пластина. Жидкость поступает в перегородку улитки (см. Ссылки 12 и 13 и приложение SI ). Показаны направления движений TM сдвига (uTMS), TM изгиба (uTMB) и RL (uRL). Геометрические параметры и параметры жесткости основаны, по возможности, на морфологических данных и суммированы в приложении SI вместе с электромеханической моделью улитки.

Сравнение прогнозов модели с экспериментами на расстоянии 3,9 мм от стремени в улитке морской свинки. ( A и B ) Усиление и фаза BM в активной (сплошная синяя линия) и пассивной (пунктирная синяя линия) моделях улитки. Символы показывают отклик при 20 дБ SPL и 100 дБ SPL от исх. 27. ( C и D ) Прогнозирование BM, усиления и фазы RL для активной (сплошные линии) и пассивной (пунктирные линии) моделей.Синие и красные линии соответствуют BM и RL соответственно. В активной модели RL движется в противофазе с BM на низких частотах и ​​переходит в движение в фазе, близкой к CF, тогда как в пассивной модели RL движется почти синхронно с BM на всех частотах. В D , Вставки иллюстрируют движение RL и BM в активной модели на частотах ниже CF и на частотах, близких к CF. Активная модель предсказывает усиление RL, которое на 13 дБ выше, чем предсказанное пассивной моделью при 0.5 CF, в соответствии с наблюдениями из исх. 29 и 31. Модельные и экспериментальные коэффициенты усиления были нормированы на их соответствующие пиковые пассивные коэффициенты усиления BM. Сплошные стрелки показывают CF местоположения, а пунктирные стрелки показывают частоту максимального усиления для пассивного BM. Единственное различие между активной и пассивной моделями — снижение чувствительности канала механоэлектрической трансдукции к движению ГВ.

Модельный расчет величины усиления КЛ для локации 3,9 мм показан на рис.2 C , а вычисленная фаза показана на рис. 2 D , где усиление RL — это отношение движения RL к движению стремени. Сплошная красная линия показывает спектр усиления RL для активной модели, а соответствующий прогноз пассивной модели показан красной пунктирной линией. Активные и пассивные коэффициенты усиления BM из рис. 2 A и B перестроены на рис. 2 C и D для справки. В пассивной модели усиление RL аналогично усилению BM, и RL движется синхронно с BM на всех частотах.Однако в активной модели усиление RL на 13 дБ больше, чем усиление пассивного RL при 0,5 CF, что резко контрастирует со спектром усиления BM (рис.2 A ), где спектры отклика активного и пассивного BM перекрываются для частот. при 0,5 CF или ниже, что согласуется с экспериментальными наблюдениями (28, 29). Кроме того, RL движется в противофазе с BM на частотах ниже CF, переходя в синфазное движение на частотах, близких к CF (Рис.2 D , Вставки ), в соответствии с разностью фаз между RL и BM, наблюдаемым в экспериментах при низком SPL у морских свинок (30), песчанок (28) и мышей (29).Следовательно, модель успешно воссоздает резкую разницу между усилением RL и BM на частотах меньше CF, а также разность фаз между RL и BM, наблюдаемую в экспериментах при низких и высоких уровнях стимула. Сравнение результатов нашей модели с данными независимого эксперимента показано в приложении SI , рис. S5.

Сравнение между модельными и экспериментальными результатами для усиления RL в более апикальных местах, 75%, 80%, 92% и 95% длины перегородки улитки от стремени показано на рис.3. Мы проанализировали усиление RL в этих местах из-за доступности экспериментальных данных in vivo рядом с RL, вероятно, между третьим рядом внешних клеток и медиальным краем клеток Hensen (3). Рис. 3 A — D показывает величину усиления RL в активной модели сплошными красными линиями и величину усиления RL в пассивной модели пунктирными красными линиями. Символы показывают экспериментально измеренные спектры усиления RL в ответ на стимулы SPL 20 и 76 дБ (соответствующие активной и пассивной моделям) соответственно.Коэффициенты усиления нормализуются к их соответствующему максимальному усилению пассивного RL. Вычисленный спектр усиления RL переходит от отклика, напоминающего полосовой фильтр с низким коэффициентом качества в позиции 75%, к фильтру с еще более низким коэффициентом качества в позиции 95%, отражая переход, наблюдаемый в экспериментах. Кроме того, пиковый спектр усиления смещения активного RL на ~ 15–20 дБ выше, чем пик пассивного отклика как для экспериментов, так и для теории в этих местах. Накопление фазы из модели составляет около 1 цикла на CF и 3 цикла на высокочастотном плато, аналогично тому, что наблюдается в экспериментах (3, 6).Экспериментальные результаты для низкочастотной фазы (ссылка 3, как показано на рис.3 E — H с символами) не показали значительной разницы фаз между активным и пассивным спектрами усиления RL, в то время как наша модель предсказывает половину -цикловая разность фазовых спектров активного и пассивного RL для частот ниже CF. Как описано в Приложении SI , раздел 7, мы объясняем разницу между экспериментами и модельными прогнозами 2 факторами. Во-первых, оптическая ось измерения описывается как примерно перпендикулярно BM (3), в то время как в нашей модели прогнозы делаются перпендикулярно RL (как показано на рис.1 C ) или примерно на 30 ○ разное. Во-вторых, как упоминалось выше, ткань, измеренная в эксперименте, вероятно, включает медиальный край клеток Хенсена, который является областью, ответ которой не предсказывается непосредственно моделью.

Панорамный вид настройки RL в апексе морской свинки. ( A – D ) Величина увеличения RL на 75%, 80%, 92% и 95% длины перегородки улитки от стремени. Сплошные красные линии показывают модельный прогноз усиления RL в активной модели, а пунктирные красные линии показывают усиление RL в пассивной модели.Символы показывают усиление, наблюдаемое in vivo (3) от характеристики, близкой к RL, при 20 дБ SPL (ромбы) и 76 дБ SPL (кружки). Все усиления были нормализованы до соответствующего максимального пассивного усиления RL. Модель хорошо соответствует экспериментальной величине усиления, с некоторыми расхождениями, наблюдаемыми на частотах выше CF на 92% и 95% от стремени. Модель и эксперимент демонстрируют монотонное уменьшение CF от основания к вершине, за исключением экспериментального CF на 75%, что меньше, чем CF на 80%.( E – H ) Соответствующие фазовые спектры. Фаза пассивной модели хорошо совпадает с фазой пассивной RL из эксперимента. Наша модель предсказывает сдвиг на половину цикла между активным и пассивным RL на частотах меньше CF, что не наблюдалось в эксперименте, вероятно, потому что измеренные анатомические особенности и направление движения в теории и эксперименте различались (основной текст) . За исключением проанализированного местоположения, модели, используемые здесь и на рис. 2, идентичны.

Прогнозирование реакции на электрическую стимуляцию.

Мы сравнили модельные предсказания реакции RL и BM на электрические стимулы с экспериментальными результатами Warren et al. (2). Параметры модели не изменились по сравнению с использованными на рис. 2 и 3. На рис. 4 показано смещение RL и BM на 11 мм от окна стремени из-за униполярного линейного нарастания тока от -5 мкА до 5 мкА в средах лестницы. Для сравнения были наложены экспериментальные данные по электростимуляции in vivo улитки морской свинки (2).Как модельные, так и экспериментальные данные были нормированы на соответствующее смещение RL при 5 мкА. Смещение ОМ, предсказанное моделью, было пренебрежимо малым по сравнению с смещением RL, в соответствии с наблюдениями из исх. 2. Кроме того, смещение BM было не в фазе со смещением RL, подобно тому, что наблюдалось в изолированном препарате улитки (32). Мы обнаружили, что асимметрия реакции RL на положительные и отрицательные токи была связана с переходными процессами во время начала линейно нарастающего токового стимула и может быть систематически изменена путем изменения времени начала.Другие эффекты, такие как насыщение и адаптация, также могут играть роль во время стимуляции отрицательным током, но включение этих эффектов не было необходимым для точного моделирования.

Ответ RL и BM на униполярную электрическую стимуляцию в средней лестнице. В качестве стимула было выбрано изменение тока от -5 мкА до 5 мкА со временем начала и смещения 5 мс. Сплошная синяя линия показывает модельный прогноз смещения BM, а сплошная красная линия показывает модельный прогноз смещения RL в ответ на текущую развертку.Символы показывают данные Warren et al. (2). Смещения были нормированы на максимальное смещение RL. Вызванное током движение RL намного выше, чем движение BM, из-за более низкой жесткости RL, а также геометрии OoC, благоприятствующей RL по сравнению с возбуждением BM посредством OHC. Кроме того, смещения RL и BM противофазны друг другу, потому что сила соматической электромобильности действует в противоположных направлениях на RL и BM (32). Смещение RL при 5 мкА, предсказанное моделью, составляет 150 нм, 3.В 75 раз больше, чем смещение RL на 40 нм, наблюдаемое в эксперименте.

Переход нейронных кривых настройки от основания к вершине.

Мы разработали простую модель (описанную в Приложении SI ) стимула к ANF от сдвигового движения TM, которая включает фильтрацию верхних частот из-за 2 эффектов, динамического увлечения жидкости внутренней волосковой клеткой (IHC). HB к TM (33, 34) и адаптация каналов механоэлектрического преобразователя (MET) в IHC HB (35–38).Вычисленный стимул ANF инвертируется и нормализуется к его значению в CF для оценки нормализованных кривых настройки пороговой частоты (FTC), показанных на рисунке 5. Сплошные черные линии на рисунке 5 A — C показывают прогноз модели для нормализованные пороговые значения FTC в 9 местах, по 3 в каждом из базальных (фиг. 5 A ), средних (фиг. 5 B ) и апикальных (фиг. 5 C ) витков улитки морской свинки. Красные кружки — нормализованные пороговые значения FTC из измеренных данных одиночного ANF, полученных из улитки морских свинок (5).В базальном повороте (рис. 5 A ) вершина пороговой ANF FTC асимметрична, при этом высокочастотная конечность намного круче, чем низкочастотная конечность. На рис. 5 B показаны прогнозы модели и экспериментальные данные для среднего поворота, где низкочастотный край FTC показывает значительное уменьшение наклона по сравнению с FTC в основании (4). На вершине (рис. 5 C ) модельные пороговые FTC переходят в более симметричную V-образную форму в соответствии с экспериментальными данными.Следовательно, наша модель успешно предсказывает форму, а также систематический переход низких и высоких боковых наклонов измеренных пороговых значений ANF FTC от основания к вершине (4).

Сравнение модельного предсказания порога ANF FTC с экспериментами по всей улитке. FTC ANF, предсказанные моделью, показаны сплошными черными линиями на ( A ) базальном (20%, 25% и 30% длины улитки), ( B ) в середине (40%, 45%). , и 50% длины улитки) и ( C ) апикальный (85%, 90% и 95% длины улитки) поворот улитки морской свинки, нормированный на порог FTC на CF.На каждом повороте синие стрелки показывают локальный переход от основания к вершине в каждом месте. Все пороги были нормированы на порог в CF, а ось частот нормирована на CF в каждом месте. Красные кружки показывают измерения пороговых значений FTC ANF, полученные в результате измерений в улитке морских свинок (5).

Конус протока ведет к физиологической настройке на верхушке.

Чтобы проверить влияние сужения протока и макроскопической вязкости на механический отклик, мы смоделировали реакцию RL в апикальном месте (95% от стремени) улитки при различных условиях сужения (рис.6, Вставки ) и макроскопической вязкости жидкости. Это место было выбрано, потому что конусность протока и макроскопическая вязкость оказались важными только в апикальных точках (обсуждение , и SI, приложение , разделы 5 и 6). При моделировании без сужения воздуховода высота воздуховода без сужения была выбрана таким образом, чтобы объем лестницы был одинаковым для всех моделей. Сплошной линией на рис.6 показаны спектры усиления КЛ для модели с конической геометрией (рис.1 и рис.6, Вставки ) и макроскопической вязкости жидкости (номинальная модель, обозначенная как T-V), как показано на рис. 3 D . Мы использовали расширенный частотный диапазон до 10 Гц, чтобы прояснить различия между моделями. Пунктирная линия показывает спектры усиления RL для сужающейся улитки без макроскопической вязкости жидкости (обозначается T-NV), а пунктирная линия показывает спектры усиления RL для улитки с постоянной площадью поперечного сечения (т. Е. Без сужения) и без макроскопической вязкости жидкости (обозначается как NT-NV).Обратите внимание, что вязкость жидкости в субтекториальном пространстве включена во все 3 модели. Все кривые показывают низкочастотную фильтрацию ниже 80 Гц из-за шунтирования давления жидкости через геликотрему. Обе модели NT-NV и T-NV демонстрируют слабозатухающие системные резонансы, связанные с апикальными отражениями и глобальным движением всего кортиевого органа (23). Эти нефизиологические формы вибрации подавляются в модели T-V. Кроме того, уменьшенная высота воздуховода в моделях T-V и T-NV привела к увеличению нагрузки жидкой массой на перегородку улитки, уменьшая CF в месте расположения (39).Хотя обе модели T-V и T-NV предсказывают смещение CF вниз по сравнению с моделью NT-NV из-за увеличения массовой нагрузки, только модель T-V демонстрирует уменьшенный CF, а также реалистичную настройку низких частот.

Макроскопическая вязкость и конусность канала приводят к физиологической настройке на верхушке. Спектр усиления RL при 95% для модели с конусом и макроскопической вязкостью (модель T-V, схема показана на левой вставке ) показан сплошной красной линией. Спектр усиления модели с конусом, но без макроскопической вязкости (T-NV) показан пунктирными линиями, а спектр усиления для модели без конусности и макроскопической вязкости (NT-NV, схематическое изображение показано на правой вставке ) показаны пунктирными линиями.Обе модели T-NV и NT-NV показывают нефизиологические пики из-за апикальных отражений и системного резонанса. Кроме того, модель NT-NV предсказывает более высокие характеристики CF и полосы пропускания. Только модель T-V правильно предсказывает гладкий полосовой спектр, наблюдаемый в экспериментах. Все 3 спектра показывают фильтрацию нижних частот ниже 80 Гц из-за шунтирования давления жидкости через перегородку улитки через геликотрему.

Обсуждение

Влияние макроскопической вязкости жидкости на настройку улитки.

Колеблющийся поток вязкой эндолимфы и перилимфы в чешуях приводит к образованию пограничных слоев (ПС) на стенках протока, а также в субтекториальном пространстве (СТС). В предыдущих исследованиях (33, 34, 40) анализировалась диссипация из-за BL в STS, в то время как другие (41) изучали влияние вязкости на объемный или макроскопический поток жидкости в протоках чешуек. В настоящем исследовании мы сосредоточились на макроскопической вязкой диссипации в чешуях, потому что точное моделирование этого эффекта в нашей модели является одним из ключевых факторов, которые привели к переходу от базальной к апикальной динамике (затухание STS используется во всех симуляциях).Общая толщина ШС на ОМ и костной стенке определяется как dBL = 2ν / (πf) (23, 42), где ν — кинематическая вязкость жидкости. В базальном повороте улитки морской свинки dBL намного меньше, чем высота протока при CF. Следовательно, макроскопическая вязкость жидкости играет второстепенную роль в механической настройке основания. Однако на вершине высота воздуховода значительно сужается (Рис. 1 A и SI Приложение , Рис. S2), в результате чего дБL сравнима с высотой воздуховода для частот на уровне CF и ниже.Повышенное влияние макроскопической вязкости приводит к чрезмерному демпфированию BM и RL (рис. 6, T-V), что приводит к снижению добротности и уменьшению отражений от вершины. Более того, использование более физиологически реалистичной высоты воздуховода в модели вызывает большую загруженную жидкостью массу (как аналитически показано в ссылке 39) и снижает CF по сравнению с моделью улитки с постоянной площадью поперечного сечения, результат, который мы также подтвердили, используя конечно-элементное моделирование (сравните рис.6, Т-НВ и НТ-НВ). Комбинированный эффект макроскопической вязкости жидкости и нагрузки массы жидкости на перегородку улитки приводит к плавному и широкому спектру усиления, наблюдаемому in vivo на верхушке, и создает естественный переход между настройкой на базальном и апикальном витках улитки ( Рис. 5 и SI Приложение , Рис. S6). Хотя точная цель такого перехода в улитке млекопитающих остается неясной, мы предполагаем, что усиление вязких эффектов на верхушке могло создать эволюционное преимущество, поддерживая более высокий прирост улитки без ущерба для стабильности, что привело к более широкому динамическому диапазону слуха.Систематическое исследование влияния макроскопической вязкости и высоты протока в различных местах вдоль спирали улитки включено в приложение SI .

Орган цитоархитектуры Корти существенно влияет на усиление BM.

В дополнение к макроскопической вязкости жидкости, цитоархитектура кортиевого органа (OoC) влияет на эффективность соматических электромеханических сил в модуляции колебаний BM и RL. При ориентации цитоархитектуры в продольном направлении (т.е.е., направление от основания к вершине; Рис. 1 B ) включен в нашу модель и широко изучался другими (43), наше исследование в первую очередь фокусируется на ориентации клеток в радиальной плоскости (Рис. 1 C ) и ее роли в механике улитки. В этой плоскости RL повернут под углом (обозначен как α на рис. 1 C ) по отношению к BM, который варьируется от ∼5 ○ в основании до 36 ○ на вершине в улитке морской свинки ( SI Приложение , рис. S4). Точно так же угол между осями OHC и ячеек Дитера (DC) (ϕDC на рис.1 C ) варьируется по длине улитки. Соматическая электромеханическая сила, создаваемая OHC, передается поперечному движению BM через DC и пропорциональна произведению косинусов угла между OHC-DC (ϕDC) и DC-BM (α − ϕDC) . Из-за этого изменения ориентации эффективная соматическая сила на BM уменьшается примерно на 20% от основания к вершине, что может привести к снижению усиления BM до 20 дБ (12). Однако OHC приблизительно перпендикулярны RL по всей улитке, что является благоприятной ориентацией для активации посредством соматической подвижности.Эффект модуляции активного процесса геометрией можно количественно оценить с помощью отношения максимального усиления активной и пассивной модели для RL и BM, обозначенного δRL и δBM, соответственно. Согласно нашим модельным расчетам, δRL изменяется от 45 дБ в основании до 20 дБ на вершине (рис. 3), что означает высокий нелинейный коэффициент усиления RL по всей спирали улитки. Точно так же расчет δBM в основании (рис. 2 A ) дает значение 30 дБ, что соответствует нелинейному усилению, наблюдаемому в экспериментах на основании улитки морской свинки (27).Однако было вычислено, что δBM составляет около 2 дБ на вершине, что указывает на близкую к уровню независимость соматического усиления на вершине. Этот результат согласуется с измеренным усилением BM на вершине, которое почти линейно в ответ на звуки от 40 дБ до 100 дБ SPL (2). Кроме того, экспериментальные и теоретические ответы на электрическую стимуляцию также демонстрируют, что соматическая подвижность преимущественно перемещает RL над BM на вершине (рис. 4). Наконец, корреляция нелинейного усиления и геометрии улитки дополнительно иллюстрируется улиткой мышей, где оси OHCs ориентированы почти перпендикулярно BM по всей длине улитки (44).Экспериментальные наблюдения показывают, что, в отличие от морских свинок, компрессионная нелинейность в спектре усиления BM у мышей превышает 20 дБ по всей улитке (26, 45). Это подтверждает наш вывод о том, что изменение геометрии кортиевого органа играет важную роль в снижении эффекта нелинейного сжатия движения BM на вершине улитки морской свинки.

Различные факторы формируют пороговую нейронную реакцию у основания и верхушки.

Сравнение рис.2 A и 5 A показывают, что форма механической настройки (примерно обратная функции усиления на низких уровнях) аналогична пороговой нейронной настройке у основания улитки морской свинки. Это связано с тем, что фильтрация высоких частот, связанная с гидравлической связью между радиальным сдвигом TM и IHC HB (33, 34, 40), а также фильтром высоких частот, связанным с адаптацией канала MET (35⇓– 37), имеет угловые частоты намного ниже, чем CF в базальном повороте.Следовательно, базальные пороговые значения FTC в первую очередь формируются механической динамикой кортиевого органа (1, 46). Однако в апикальном повороте модель предсказывает, что каждый из фильтров верхних частот, связанных с связью жидкость STS-HB и адаптационным фильтром канала MET, дает крутизну наклона 6 дБ на октаву для низкочастотной границы порогового значения ANF. FTC (рис. 5 C ), как описано в ссылках. 21 и 47. Дополнительный спад на 6 дБ на октаву в фильтре ANF присутствует для частот ниже среза высокочастотного фильтра, связанного с шунтированием акустического давления на геликотреме (примерно 80 Гц в нашем случае). модель, как видно на рис.6). Частота среза хеликотремы смещается в сторону более высокой частоты, когда стенки улитки фенестрируются на вершине для измерения (как в ссылках 3 и 48) или у видов с более крупной геликотремой (21).

Улучшения и предлагаемые будущие работы по моделированию.

Мы представили результаты физиологической модели улитки, которая воспроизводит механические реакции на акустические и электрические стимулы по всей длине спирали и прогнозирует пороги ANF. Как и большинство моделей, использующих упрощенную геометрию, геликотрема моделировалась как отверстие в перегородке улитки на апикальном конце.Однако геометрия геликотремы in vivo является сложной и требует более детального трехмерного конечно-элементного моделирования, особенно для моделирования отклика ниже 100 Гц. Кроме того, вместо включения улитковой компрессии через полностью нелинейную формулировку, мы использовали квазилинейный подход, чтобы связать наши активные и пассивные линеаризованные модели улитки с реакцией улитки in vivo на низкие и высокие уровни звукового давления, соответственно. как и в других моделях, таких как исх. 13 и 17. Это связано с теоремой EQ-NL (49) и, как было показано, справедливо для чисто тональных стимулов (50).Наконец, в STS был включен только поток Куэтта, а другие режимы взаимодействия структур жидкости (51) не моделировались из-за дополнительной сложности. Однако эти режимы могут играть важную роль в прогнозировании ответа без кончика в пороговых значениях ANF FTC (52).

Материалы и методы

Мы использовали гибридную модель конечных элементов 2.5D улитки морской свинки (например, ссылка 13), которая включает физиологические параметры, основанные на измерениях на морской свинке или подобных млекопитающих.Весы были смоделированы как конические призматические каналы, как показано на рис. 1, чтобы учесть изменение площади, наблюдаемое при анатомических измерениях улитки морской свинки (9). BM был смоделирован как ортотропная пластина (13, 53), а TM был смоделирован как продольно связанная вязкоупругая балка (13). Кинематика и динамика получены из формулировки Лангранжа, как обсуждается в ссылке. 12. Макроскопическая вязкость жидкости включена в чешуйки посредством вязких поправок к сжимаемому уравнению Гельмгольца, как в Cheng et al.(54). Описание модели и список параметров включены в приложение SI .

Благодарности

Эта работа была поддержана грантом R01 DC04084 Национального института глухоты и других коммуникативных расстройств.