Fluctuations and synchronization in complex physiological systems

Abstract

Es ist im allgemeinen schwierig, den Zustand und die Dynamik von komplexen Systemen vollständig zu erfassen, da diese durch viele, stark gekoppelte Teilkomponenten charakterisiert sind, die wiederum Bestandteile einer Vielzahl von Kontrollketten und Feedback-Schleifen sind. Allerdings kann man solche Systeme in ähnlicher Weise beschreiben, wie es in der statistischen Physik üblich ist. Dort möchte man wesentliche Größen finden, die aus dem Zusammenspiel im einzelnen nicht erfassbarer Teilchen hervorgehen und möglichst gut das makroskopische Gesamtsystem beschreiben. Es ist die Aufgabe der Zeitreihenanalyse, aus gemessenen Signalen Größen abzuleiten, die die essentielle Dynamik des Gesamtsystems erfassen und ein besseres Verständnis bzw. eine Modellierung des Systems ermöglichen. Meine Doktorarbeit beschäftigt sich mit dem komplexen System Mensch und konzentriert sich im speziellen auf das kardiovaskuläre und das kardiopulmonale Teilsystem, sowie auf das Gehirn. Dazu erkläre, entwickle und benutze ich Methoden zum Studium von Fluktuationen, Oszillationen und Kopplungen in bzw. zwischen Komponenten dieser Systeme. Schließlich zeige ich, wie man die gewonnenen Ergebnisse für diagnostische Zwecke in der Medizin benutzen kann.