آيسان نادري فر

Mathematical an‎d physical modeling of brain cells

پژوهش حاضر با هدف بررسي و تحليل مدلهاي رياضي توصيفكنندهي رفتار الكتريكي نورونها انجام شده است. در اين راستا، با تمركز بر دو چارچوب اصلي مدلسازي شامل مدلهاي سادهتر مانند مدل تجم و شليك و مدلهاي بيوفيزيكي دقيقتر مانند مدل هاجكين هاكسلي تلاش شد تا مكانيزمهاي اصلي توليد و انتقال پتانسيل عمل در سلولهاي عيبي از ديدگاه محاسباتي و فيزيولوژيكي مورد بررسي قرار گيرد. در بخش نخست، مدل تجم و شليك مورد مطالعه قرار گرفت. در اين مدل، غشاي سلول بهصورت يك مدار الكتريكي شامل مقاومت و خازن مدار RCدر نظر گرفته شد كه در پاسخ به جريانهاي ورودي پالسي و وابسته به زمان، رفتار تجمعي ولتاژ غشا را توصيف ميكند. هنگامي كه ولتاژ از آستانهي مشخيي عبور ميكند، پتانسيل عمل رخ داده و ولتاژ به مقدار بازنشاني بازميگردد. نتايج نشان داد كه اين مدل با وجود سادگي، توانايي توصيف الگوي زماني شليك نوروني را با دقت مناسبي دارد و براي شبيهسازي شبكههاي عيبي كارآمد است. در بخش دوم، مدل هاجكين هاكسلي بهعنوان توصيفي دقيق از فعاليت الكتروفيزيولوژيكي غشا بررسي شد. اين مدل با در نظر گرفتن نقش كانالهاي يوني سديم و پتاسيم و استفاده از معادلات ديفرانسيل غيرخطي، توانست بهصورت كمي و ديناميكي تغييرات پتانسيل غشا را بازسازي كند. بررسيهاي انجامشده نشان داد كه متغيرهاي گيتينگ h ،mو nبه ترتيب نمايانگر فعالسازي و غيرفعالسازي كانالهاي يوني بوده و شكل و زمانبندي پتانسيل عمل را تعيين ميكنند. مقايسهي دو مدل نشان داد كه هر يك داراي نقاط قوت و محدودهي كاربرد خاا خود هستند؛ مدل تجم و شليك از نظر محاسباتي ساده و سري بوده و براي تحليل شبكههاي بزرگ نوروني مناسب است، در حالي كه مدل هاجكين هاكسلي با توصيف دقيق سازوكارهاي بيوفيزيكي، ديدي عميقتر نسبت به فرآيندهاي زيستي و پويايي يونها ارائه ميدهد. بهطور كلي، يافتههاي اين پژوهش نشان ميدهد كه تركيب رويكردهاي ساده و بيوفيزيكي ميتواند مسير موثري براي توسعهي مدلهاي جام تر در زمينهي علوم اعياب محاسباتي و مهندسي نوروني فراهم آورد.

مدلسازي نوروني , مدل تجمع و شليك , مدل هاجكين هاكسلي , پتانسيل عمل , غشاي عصبي