28747

مدل سازي نقش پروفايل سرعت دريچه¬ي سديمي در عملكرد مدل كمينه¬ي INaP+Ik

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي

1398

1402/02/23

دكتر سيد حجت سبزپوشان

دانشكده برق

نورون¬ها در اثر تحريك، پتانسيل عمل توليد مي¬كنند. شناخت دقيق مكانيزم توليد پتانسيل عمل از دير باز مورد توجه الكتروفيزيولوژيست¬ها بوده است. اولين تحقيقات در اين زمينه توسط هاچكين و هاكسلي انجام شد. مدل سازي رياضي توليد پتانسيل عمل يكي از زمينه¬هاي تحقيقاتي است؛ كه كمك فراواني به شناخت عملكرد الكتريكي بدن انسان و درمان بيماري‌ها بويژه شناخت و درمان بيماري¬هاي عصبي مي¬كند. بيماري¬هاي ژنتيكي مي¬تواند عملكرد دريچه¬هاي يوني و بنابر اين عملكرد سلول¬ها را تحت تاثير قرار دهد. پس مطالعه¬ي اثر تغييرات ژنتيكي بر روي عملكرد مدل¬هاي الكتروفيزيولوژيك سلولي و مدل‌سازي آن‌ها مي¬تواند به شناخت و درمان بسياري از بيمارها كمك كند. به منظور تشخيص بيماري‌ها مي‌توان الگو فعاليت الكتريكي ناسالم سلول‌ها را با الگوهاي سالم شبيه‌سازي شده مقايسه نمود. همچنين با تلاش براي تطبيق الگوها مي‌توان روش‌هاي درماني براي بيماري‌هايي كه موجب فعاليت‌هاي الكتريكي غيرطبيعي مي‌شوند؛ پيشنهاد داد. تحقيقات نشان داده كه بسياري از بيماري ها مانند بورگودا در اثر جهش ژني در كانال هاي سديمي رخ مي دهد. در اين تحقيق با فرض اينكه تغييرات ژنتيكي موجب تغيير در پروفايل سرعت دريچه هاي سديمي شود، اثر آنرا بر عملكرد مدل كه يك مدل پايه و پركاربرد در تحقيقات الكتروفيزيولوژيك است بررسي مي¬كنيم. دراين مطالعه براي مدل‌سازي سرعت بازشدگي دريچه‌ها از مدل لجستيك، كه مدلي پركاربرد و ساده است استفاده شده است، اما با درنظر گرفتن شرايطي كه موجب جابه‌جايي نمودار مي‌شود، تابع لجستيك انعطاف خوبي براي مدل‌سازي نشان نمي‌دهد. بنابر‌اين براي مدل‌سازي دريچه‌ها در سلول‌هاي ناسالم، تابع ريچاردز كه داراي انعطاف بالاتري در جابه‌جايي منحني مي‌باشد، معرفي مي‌شود. نتايج حاصل از اين تحقيق عبارتند از: با جابجايي پروفايل سرعت به چپ تحريك پذيري نورون افزايش و با جابجايي آن به راست تحريك پذيري كاهش مي يابد. جابجايي پروفايل به چپ موجب كوتاهتر شدن طرح كفه¬اي پتانسيل عمل مي گردد. با جابجايي پروفايل سرعت به راست استعداد نوساني شدن نورن كاهش و با جابجايي آن به چپ اين استعداد افزايش مي يابد. در مدل‌سازي‌هاي پيشين صورت گرفته شده در مطالعات الكتروفيزيولوژيكي معمولا رفتار سالم سلول، مد نظر شوده است. حال با درنظر گرفتن اين موضوع كه شناخت رفتار ناسالم سلول مي‌تواند در تمايز آن از رفتار سالم و همچنين پيشنهاد راه حل‌هايي براي تشخيص بيماري و علت رفتار ناسالم، و اقداماتي در جهت ابداع روش‌هايي براي درمان آن‌ها؛ در اين مطالعه علاوه بر مدل‌سازي رفتار طبيعي سلول به مدل‌سازي رفتارهاي غير طبيعي نيز پرداخته مي‌شود. نتايج بدست آمده در بالا مي¬تواند روش‌هاي درماني جديدي را با استفاده از داروهايي كه بر روي پروفايل سرعت كانال¬هاي يوني اثر مي‌گذارند مطرح نموده، و هر يك در درمان يا جلوگيري از بيماري خاصي استفاده شود

1402/07/05

Sodium valve velocity profiles role modeling using INaP+Ik model

5/12/2024 12:00:00 AM

Neurons, generate action potentials as a respond to stimulations. The mechanism of action potential generation has been concerned by electrophysiologists for decades. The very first researches in this field was done by Hodgkin and Huxley. Mathematical modeling of action potential generation is one of this research fields; which helps to understand the electrical function of the human body and the treatment of diseases, mostly the neurological diseases diagnosis and treatment. Genetic diseases can affect the function of ion valves and therefore the function of cells. Therefore, studying the effect of genetic changes on the performance of cell electrophysiological models can help to recognize and treat many diseases. Research has shown that many diseases such as Borgoda occur due to gene mutations in sodium channels. In this study, assuming that genetic changes might cause a change in the sodium valves velocity profile we examine its effect on the INa,P+IK model performance, which is a basic and widely used model in electrophysiological research. The results show that as the speed profile move to the left, the excitability of the neuron increases, and moving to the right, decreases excitability. Also, moving the profile to the left causes the shorter action potentials. the results show that by moving the speed profile to the right, the tendency to fluctuate is reduced and by moving to the right, this tendency increases. One of the applications of this research is to propose new treatment methods using drugs that affect the velocity profile of ion channels.

مدل سازي پتانسيل عمل , دريچه‌ سديمي , پروفايل سرعت , جهش ژنتيكي

action potential modeling , sodium valve , velocity profile , genetic mutation

Yekta Dehghan

Dr. Seyed Hojjat Sabzpoushan