Fraktale w anatomii

No Comments
autor: Mobilos

Powszechnie znanym fenomenem występującym w anatomii jest niezwykle efektywne wykorzystanie dostępnej przestrzeni- stosunkowo małe struktury mogą mieć bardzo dużą powierznię, na której zachodzą właściwe im procesy. Wiadomym jest, iż dzieję sie dzięki stopniowemu podziałowi na coraz mniejsze części. Jednakże spojrzenie na te struktury poprzez pryzmat zwykłej geometrii nie dostarcza kompletnych informacji na ich temat. Okazuje się, iż w wielu przypadkach dopiero analiza pod kątem fraktalności potrafi wyjaśnić szereg anatomicznych fenomenów. Jedną z cech fraktala jest to, iż jego struktura nie daje się łatwo opisać językiem tradycynej geometrii euklidesowej. To właśnie właściwości fraktalne, wyznaczone m.in. przez wymiar fraktalny, nadają strukurom najlepsze, najbardziej optymalne zdolności do wypełnienia przestrzeni (space-filling). Zgadza się to z tymi cechami fraktali jakimi są samopodobieństwo (każdy fragment podobny do siebie, zawiera wielokrotnie pomniejszone kopie) oraz nietrywialność struktury (zmiana skali, np. powiększenie ukazuje tak samo złożone i skomplikowane struktury jak wyjściowo). Zatem geometria fraktalna stoi jako podstawowa zasada projektowania biologicznych form, zapewniającą im m.in. najlepszą produktywność (1).

Najlepiej to zjawisko zobrazuje system rozgałęzień płuc, będący klasycznym przykładem fraktala (2,3) i matematyczny model drzewka fraktalnego.


źródło: Fractals in Biology and Medicine, vol IV (3). Kształty typu drzewko Kocha powstają za pomocą równań matematycznych. Zastanawiające czy za tworzenie struktur organicznych także odpowiadają równania matematyczne?

Następnym znakomitym przykładem struktury efektywnie wypełniającej przestrzeń jest system naczyń krwionośnych. Obliczono wymiar fraktalny tętnic płycnych: 2,71 oraz żył płucnych: 2,64 (3, 4) co zaskakująco zgadza się z przewidywaniami B. Mandelbrota, który wcześniej oszacował wymiar fraktalny drzewa krwionośnego na 2,7 (3)Istnieje ponadto wiele badań charakteryzujących fraktalną geometrię systemu krwionośnego oraz fraktalną dynamikę przepływu krwi. (5, 6, 7, 8, 9)


źródło: Fractals in Biology and Medicine, vol IV (3)

Fratalną organizację materii odkryto także w tkance kostnej (10, 11) dokładniej w istocie gąbczastej i budujących ją beleczkach kostnych. Tu również najczęściej mierzonym parametrem był wymiar frakatalny oraz, w niektórych pracach, lakunarność (fractal lacunarity) (12, 14) Znaczenie tego odkrycia w diagnostyce chorób kości, zwłaszcza w osteoporozie oraz w pomiarach gęstości mineralnej kości, została opisana pracach: 12, 13, 15

Pomiary wartości fraktalnych można prowadzić także w skali mikro. Rozwiązaniem problemu otrzymywania rozbieżnych danych przy tradycyjnym obliczaniu powierzchni retikulum endoplazmatycznego komórki wątroby okazało się dopiero ustalenie jej wymiaru fraktalnego (wynoszącego 2,7), obliczono także wymiar fraktalny wewnętrznej błony mitochondrium na (2,54) (3)

W neuronauce temat fraktali jest bardzo obszerny ze względu na złożoność budowy jak i skomplikowaną funkcjonalność układu nerwowego, którego rozwijające się modele stale odkrywają nowe, nieznane dotąd cechy. Jednakże wychodząc od podstawowej jednostki organizacyjnej jaką jest neuron, okazuje się, iż już w 1990 roku obliczono wymiar fraktalny komórek nerwowych siatkówki oka badając wzór rozgałęzień drzewa dendrytycznego (16)

Następnie podobne obserwacje poczyniono z dendrytycznymi rozgałęzieniami komórek nerwowych wzgórza (17) oraz róznymi typami komórek rdzenia kręgowego (18). Komórki piramidalne przeanalizowano także pod względem ich multifraktalności (19), która opisuje systemy fraktalne nie tylko pod względem pojedynczego parametry (np. najczęstszego wymiaru fraktalnego) a całego spektrum parametrów i ukazuje połączenia wielu fraktali ze sobą, będąc jeszcze bardziej skomplikowaną strukturą niż pojedynczy fraktal. Jest to jedynie niewielki wycinek z ogromnej ilości prac jakie zostały przeprowadzone w tej tematyce. Obszerną pracą podsumowującą znacenie fraktali w badaniach nad układem nerwowym oraz w neuronaukach jest „Fractals in the Nervous System: Conceptual Implications for Theoretical Neuroscience” (20) Przedstawione są w niej szczegółowo nie tylko badania nad fraktalną morfologią układu nerwowego ale także, co ciekawsze, koncepcje jego fizjologicznych funkcji w ujęciu fraktalnym. Jednym z wielu przykładów jest chociażby fraktalna analiza sygnałów EEG oraz rozpatrywanie fraktalnych właściwości jako grających rolę w funkcjonalnej integracji różnych poziomów neuronalnej organizacji, odnosząc się także nawet do funkcji poznawczych i emocjonalych, co rozpatruje praca „From Molecules to Mindfulness- how vertically convergent fractal time fluctuations unify cognition and emotion” (21)

Powyższe przykłady stanowią jedynie fragment ukazujący związki fraktali z medycyną koncentrując się na prawidłowych warunkach anatomicznych. Sugeruje się, iż wiedza na temat fraktali przyczyni się do stowrzenia gruntu pod bardziej holistyczne spojrzenie na funkcjonowanie organizmów żywych i ich środowiska oraz rozwoju nowoczesnych metod diagnostyki.

Categories: Uncategorized

0 Replies to “Fraktale w anatomii”

  1. 台湾的虚拟号码:通信技术的新时代

    近年来,技术进步正在迅速改变人们的沟通方式。 其中一项创新是虚拟号码的出现,为用户提供了新的沟通机会。 台湾作为亚洲领先的技术中心之一,正积极迎接这一趋势。

    什么是虚拟号码?

    虚拟号码是未链接到特定物理设备或位置的电话号码。 它可以在互联网上工作,可以在各种设备上使用,如智能手机,计算机甚至特殊应用程序。 这为用户开辟了全新的视野。

    虚拟房间在台湾的优势

    1. 灵活性:用户可以根据需要轻松更改他们的号码,这对企业特别有用。

    2. 节省:虚拟号码通常比传统号码便宜,特别是对于国际电话。 对于在国际市场运营的公司尤其如此。

    3. 安全性和匿名性:虚拟号码有助于保持隐私。 用户可以隐藏他们的真实号码,这对自由职业者和企业家尤其重要。

    4. 访问各种服务:大多数虚拟号码提供商提供额外的功能,如语音信箱,应答机和记录对话的能力。 http://www.nt555.cn/20240129/10374568.html

    对业务和通信的影响

    虚拟数字正成为台湾企业的重要工具。 它们使您能够有效地管理客户电话,确保高质量的服务。 此外,公司可以通过使用虚拟号码进入新市场来轻松扩大客户群。

    结论

    虚拟数字正在成为台湾和世界各地现代通信的一个组成部分. 通信技术的新时代为个人和企业开辟了新的机会和改变了沟通方式。 台湾凭借其高水平的技术和创新,处于这一转型的最前沿。

  2. 台湾的虚拟号码:通信技术的新时代

    近年来,技术进步正在迅速改变人们的沟通方式。 其中一项创新是虚拟号码的出现,为用户提供了新的沟通机会。 台湾作为亚洲领先的技术中心之一,正积极迎接这一趋势。

    什么是虚拟号码?

    虚拟号码是未链接到特定物理设备或位置的电话号码。 它可以在互联网上工作,可以在各种设备上使用,如智能手机,计算机甚至特殊应用程序。 这为用户开辟了全新的视野。

    虚拟房间在台湾的优势

    1. 灵活性:用户可以根据需要轻松更改他们的号码,这对企业特别有用。

    2. 节省:虚拟号码通常比传统号码便宜,特别是对于国际电话。 对于在国际市场运营的公司尤其如此。

    3. 安全性和匿名性:虚拟号码有助于保持隐私。 用户可以隐藏他们的真实号码,这对自由职业者和企业家尤其重要。

    4. 访问各种服务:大多数虚拟号码提供商提供额外的功能,如语音信箱,应答机和记录对话的能力。 http://www.74q.com.cn/20240129/34798797.html

    对业务和通信的影响

    虚拟数字正成为台湾企业的重要工具。 它们使您能够有效地管理客户电话,确保高质量的服务。 此外,公司可以通过使用虚拟号码进入新市场来轻松扩大客户群。

    结论

    虚拟数字正在成为台湾和世界各地现代通信的一个组成部分. 通信技术的新时代为个人和企业开辟了新的机会和改变了沟通方式。 台湾凭借其高水平的技术和创新,处于这一转型的最前沿。

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *