論文の概要: Time-Irreversible Quantum-Classical Dynamics of Molecular Models in the Brain

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.00016v1
• Date: Tue, 18 Feb 2025 00:12:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-09 04:18:56.350526
• Title: Time-Irreversible Quantum-Classical Dynamics of Molecular Models in the Brain
• Title（参考訳）: 脳内分子モデルの時間的量子-古典的ダイナミクス
• Authors: Alessandro Sergi, Antonino Messina, Rosalba Saija, Gabriella Martino, Maria Teresa Caccamo, Min-Fang Kuo, Michael A. Nitsche,
• Abstract要約: この写本は、脳内の分子過程を研究する長期的なプロジェクトの中で、量子古典散逸理論を説明することを目的としている。 この理論は正式な要求のためではなく、脳のプロセスが分子、生理学、高機能レベルで散逸しているように見えるため、散逸しなくてはならない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.136619420474766
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• Abstract: This manuscript aims to illustrate a quantum-classical dissipative theory (suited to be converted to effective algorithms for numerical simulations) within the long-term project of studying molecular processes in the brain. Other approaches, briefly sketched in the text, have advocated the need to deal with both quantum and classical dynamic variables when studying the brain. At variance with these other frameworks, the manuscript's formalism allows us to explicitly treat the classical dynamical variables. The theory must be dissipative not because of formal requirements but because brain processes appear to be dissipative at the molecular, physiological, and high functional levels. We discuss theoretically that using Brownian dynamics or the Nos\`e-Hoover-Chain thermostat to perform computer simulations provides an effective way to introduce an arrow of time for open quantum systems in a classical environment. In the future, We plan to study classical models of neurons and astrocytes, as well as their networks, coupled to quantum dynamical variables describing, e.g., nuclear and electron spins, HOMO and LUMO orbitals of phenyl and indole rings, ion channels, and tunneling protons.
• Abstract（参考訳）: この写本は、脳内の分子過程を研究する長期的なプロジェクトにおいて、量子古典散逸理論(数値シミュレーションのための効果的なアルゴリズムに変換されるのに適している)を説明することを目的としている。 テキストで簡単にスケッチした他のアプローチは、脳を研究する際に量子変数と古典変数の両方を扱う必要性を提唱している。 他のフレームワークとの相違により、原稿の形式主義は古典的な動的変数を明示的に扱うことができる。 この理論は正式な要求のためではなく、脳のプロセスが分子、生理学、高機能レベルで散逸しているように見えるため、散逸しなくてはならない。 我々は、ブラウン力学やNos\`e-Hoover-Chainサーモスタットをコンピュータシミュレーションに利用することで、古典的な環境においてオープン量子系に時間矢印を導入する効果的な方法が提供されることを理論的に論じる。 将来的には、ニューロンやアストロサイトおよびそれらのネットワークの古典的なモデルと、例えば、核と電子スピン、フェニルとインドール環のHOMOおよびLUMO軌道、イオンチャネル、トンネルプロトンを記述した量子力学変数との結合について研究する予定である。

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