20533

۲۰۵۳۳

شبيه سازي انتشار پتانسيل عمل در رشته‌ي عصبي تحت ليزر كم توان

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي - بيوالكتريك

1394-139۷

۱۳۹۷/۱۱/۳۰

دكتر سيد حجت سبز پوشان

برق

روش هاي درماني با استفاده از تابش ليزر در سال هاي اخير بسيار موردتوجه قرار گرفته است. طبق يافته¬ي محققان، تابش ليزر كم توان مي¬تواند هدايت ايمپالس هاي عصبي را مسدود كند و يا منجر به ترميم رشته عصبي گردد. اين تاثير ليزر مي تواند براي تشخيص و درمان بيماري هاي ناشي از انتشار در رشته عصبي نظير پاركينسون و صرع بسيار مفيد باشد. از مزاياي تحريك نوري در مقايسه با روش¬هاي متداول درماني با تكيه بر تحريك الكتريكي، مي¬توان به غيرتهاجمي بودن، دقيق و بدون آرتيفكت بودن و همچنين سهولت تنظيم و تمركز و انتخاب پذيري تحريك اشاره نمود. مزاياي تحريك نوري موجب گرديده تا در ده سال اخير، شاخه‌اي در مهندسي پزشكي-بيوالكتريك تحت عنوان اپتوژنتيك مطرح گردد. اپتوژنتيك امروزه كاربردهاي فراواني در فناوري كنترل مغز و درمان بيماري هاي رواني دارد. با توجه به اهميت تاثير نور بر سلول¬ها و انتشار پتانسيل عمل در طول رشته هاي عصبي، در اين تحقيق اثر ليزر كم توان بر انتشار در رشته عصبي بررسي گرديده است. اگرچه رويكرد اصلي اين تحقيق به صورت تئوري و insilico بوده، بررسي‌هاي آزمايشگاهي و تجربي نيز به موازات آن انجام شده است. تجارب بدست آمده از اين بررسي¬ها مي تواند در پروژه¬هاي آتي استفاده گردد. در اين تحقيق با استفاده از دانش¬هاي الكتروفيزيولوژيك بدست آمده از مراجع معتبر، پديده انتشار پتانسيل عمل در رشته عصبي تحت ليزر كم توان شبيه سازي گرديده است. در اين راستا اثر ليزر با دو رويكرد؛ يكي اثر بر كندوكتانس يوني و ديگري تاثير بر ظرفيت الكتريكي غشا شبيه‌سازي شده است. اعتبارسنجي نتايج با استفاده از داده‌هاي آزمايشگاهي و مداليته تحريك تركيبي شبيه‌سازي و مقايسه شده است. نتايج بدست آمده بگونه¬ي قابل قبولي با داده‌هاي آزمايشگاهي همخواني دارد.

1398/03/02

Action potential propagation simulation in nerve under low power laser

2/19/2019 12:00:00 AM

Medical treatments using laser irradiation have attracted increasing attention in recent years. Some reports said low energy laser irradiation can block the conduction of nerve impulses or can improve recovery from nerve injuries. These effects can be helpful in diagnose and treatment of diseases caused by propagation in nerve, such as Parkinson and eppilepcy. In addition, optical stimulation in compared to common treatment method, electrical stimulation, has significant advantages. Optical stimulation is noninvasive, presice and has ability of spatially selectivity. It also does not produce stimulation artifact. The benefits of optical stimulation are very much taken into account, so that in the last ten years, a new field in bioelectric engineering has been proposed as optogenetic. Nowadays this method has many application in brain control technology, and nervous diseases treatment. Due to the importance of light effects on cells and its propagation along nerve, in this research low power laser effects on propagation in nerve has been investigated. Althought main approach in this study was theoretical and insilico simulation, experimental studies were conducted. The experiences gained from these studies can be used in future projects. Then, using the electrophysiological knowledge obtained from the authoritative references, the propagation of action potential in the nrve under low-power laser is simulated. For this purpose, laser effects was considered by two approaches; effect on ionic conductunces and membrane electrical capacity. To validate the results, using experimental data, combined stimulation modality was simulated. The results are largely in line with experimental data.