ارايه الگوريتمي براي كمينه سازي مدل هاي پيچيده الكتروفيزيولوژيكي نوروني و ارزشيابي آن ها

كارشناسي ارشد

روش¬هاي insilico ابزاري مناسب براي مطالعه مدل¬سازي سلولي است. به همين دليل مدل¬هاي كامپيوتري بسياري براي شبيه¬سازي رفتار سلول بر اساس مطالعات آزمايشگاهي ارايه شده است. اين مدل¬ها را كه معمولا پيچيده بوده و بار محاسباتي بالايي دارند، اصطلاحا مدل¬هاي الكتروفيزيولوژيكي پيچيده گويند. يكي از كاربرد¬هاي مدل¬هاي الكتروفيزيولوژيكي استفاده از آن¬ها در مدل¬سازي بافت و پديده انتشار است، از اين¬رو ساده¬سازي مدل¬هاي پيچيده و ارايه مدل¬هاي كمينه مي¬تواند به كاهش بار محاسباتي كمك كند. سادگي و كمي بار محاسباتي مدل¬هاي كمينه، استفاده از آن¬ها را در مطالعات انتشار در بافت توجيه مي¬كند. با وجود مزيت¬هاي گفته شده براي مدل¬هاي كمينه، نبود روشي مشخص و الگوريتم¬وار براي كمينه¬سازي مدل¬هاي پيچيده الكتروفيزيولوژيكي از چالش¬هاي اين دسته مطالعات مي¬باشد. در اين تحقيق، روشي گام¬به¬گام با استفاده از رويكرد تند-كند و آزمايشات ولتاژ-ثابت براي كمينه¬سازي مدل¬هاي پيچيده الكتروفيزيولوژي ارايه مي¬شود. در الگوريتم پيشنهادي چهار فرماليزم براي مدل كمينه در نظر گرفته شده است. براي ارزشيابي الگوريتم ارايه شده، از معيار¬هاي شكل پتانسيل عمل، ويژگي¬ تحريك¬پذيري و خاصيت انتشار در طول كابل استفاده شده است. نتايج نشان مي¬دهد كه يك مدل سه متغير حالته بدون در نظر گرفتن جريان نشتي براي آن بهترين عملكرد را در برآوردسازي معيار¬هاي در نظر گرفته شده دارد. در حالي كه فرماليزم¬هاي ديگر به دلايل گوناگوني چون، كم بودن تعداد متغير حالت يا زيادشدن تعداد پارامترها، عملكرد قابل قبولي نداشته¬اند. اگرچه كاربرد الگوريتم پيشنهادي به عنوان نمونه براي سلول بطني ارايه گرديده است، اما مي¬تواند براي كمينه¬سازي انواع ديگري از مدل¬هاي الكتروفيزيولوژيكي پيچيده سلولي به كار رود. واژه‌هاي كليدي: الگوريتم كمينه¬سازي، آزمايشات ولتاژ-ثابت، آناليز تند-كند، پتانسيل عمل، مدل كمينه.

190460

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي پزشكي - بيوالكتريك

دكتر سيد حجت سبزپوشان