[预告]11.14 From 1/f noise to multifractal complexity and self-organized criticality in physiologic dynamics

08.11.2016  14:36
主讲人: Plamen Ch. Ivanov教授 时   间: 2016年11月14日周一,下午1:30 地   点: 科技楼B区 608会议室 主持人: 韩战钢 教授   摘要: Physiological systems exhibit erratic fluctuations, which traditionally have been considered as noise and thus, often neglected. Our findings indicate the presence of hierarchical cascades in physiologic fluctuations, leading to temporal scale-invariant organization spanning time scales from seconds to hours. Such behavior results from complex control mechanisms involving multiple feedback loops, and resembles the dynamics of non-equilibrium physical systems characterized by power-law long-range correlations and turbulence-like multifractality. We examine the dynamics of three systems under integrated neural control – cardiac, locomotor and sleep – with the aim to identify how their dynamics change under different physiologic conditions and pathologic perturbations. We present modern methods of analysis and modeling adapted to the complexity of physiological systems. Our findings underline the necessity to study the dynamical evolution of an entire network of physiologic interactions, to address the question to what extent the observed complexity in the output of physiologic systems emerges as a result of transient changes in the nonlinear coupling between them.   主讲人简介:             普拉门•伊万诺夫(Plamen Ivanov)教授是波士顿大学物理系Keck网络生理学实验室的主任,Brigham妇女医院睡眠医学分部的生理学家,哈佛医学院的医学讲师。           他通过改进现代统计物理学和非线性动力学的概念和方法开创了分析和构建生理系统模型的创新性方法。他研究了包括心脏和呼吸动力学研究、睡眠阶段过渡、昼夜节律、运动和大脑动力学在内的一系列生理系统的复杂动力学和其潜在的控制机制,发现了生理调节的基本规律。           伊万诺夫博士开创了生理器官系统的动态网络相互作用的研究,并于2012年发起了一个名为网络生理学的新领域的研究。他目前的研究侧重于开发数据分析的方法和理解生理状态和功能如何在器官网络间的相互作用下显现的理论框架,以及不同器官系统如何协调和整合其功能成就健康或使之患病。           他的工作发表在134本刊物中,书籍章节和书的引用超过16000次(其中30篇文章每篇引用量超过100次;h指数=50),包括Nature中的4篇论文;《美国国家科学院学报》(PNAS)中的6篇论文和物理评论快报(PRL)的7篇论文。他的发现引起社会的广泛兴趣,已经被超过30家媒体报道,其中包括《新科学家》,2002;《自然科学更新》,2004;《自然医学:研究亮点》,2005;《华盛顿邮报》,2005;《科学新闻》,2012;《波士顿环球报》,2015;《物理世界》,2016。           他曾在9个科学期刊担任编辑和顾问委员会,包括EPL(欧洲物理快报),EPJ非线性生物医学物理、生物物理学报(JOBP),分形前沿生理学,生理测量,以及组织、共同主持、主持过16次国际研讨会、讨论会和会议。            由于其在生理学和医学提出了开创性的物理方法,他在2010年当选为美国物理学会会员。他曾获得哈佛生物医学研究所2009-2010年度持续研究卓越奖,保加利亚科学院2009-2010年度Georgi Nadjakov奖章,毕达哥拉斯科学成就奖和W.M.keck基金会奖。  
(系统科学学院)