مرکز منطقه ای اطلاع رساني علوم و فناوري - مطالعه تاثير دما و طول پالس در تحريك عصبي فروسرخ

چكيده فارسي :

مقدمه يكي از روش هاي جديد در بررسي فعاليت هاي عصبي استفاده از نور ليزر فروسرخ است. با توجه به بازده بالاي نور - گرمايي در ناحيه طيف فروسرخ، استفاده از خاصيت نور - گرمايي مي تواند باعث تاثيرگذاري بر سيستم عصبي شود. در اين مقاله ما به بررسي ساز و كار تحريك عصبي فروسرخ و دو عامل ميزان تغييرات دما و اندازه طول پالس بر آن مي پردازيم. روش بررسي براي شبيه سازي بافت هاي عصبي و بررسي تاثير خاصيت نور - گرمايي بر آن ها دو نوع آكسون مايلين دار و غيرمايلين دار را با استفاده از نرم افزار طراحي عصبي نورون طراحي كرديم و با فرض ظرفيت غشاء به عنوان يك پارامتر متغير وابسته به دما به بررسي اندازه هاي مختلف ميزان تغييرات دما در طول هاي زماني مختلف پرداختيم و با اعمال آن به نمونه عصبي مورد نظر پاسخ عصبي آن ها را ثبت كرديم. پاسخ هاي عصبي شامل ميزان توليد جريان الكتريكي توسط پالس فروسرخ، ميزان تغييرات ولتاژ و امكان توليد پتانسيل عمل و همچنين واكنش كانال هاي سديم و پتاسيم به اين تغييرات دما بودند. يافته ها ﺑﺎ اﻋﻤﺎل ﺗﻐﯿﯿﺮات دﻣﺎ در اﻧﺪازه ﻫﺎي ﻣﺘﻔﺎوت ﺑﻪ آﮐﺴﻮن ﻣﺎﯾﻠﯿﻦ دار ﻃﺮاﺣﯽ ﺷﺪه ﻣﺸﺨﺺ ﺷﺪ ﮐﻪ آﺳﺘﺎﻧﮥ دﻣﺎﯾﯽ ﺑﺮاي ﺗﺤﺮﯾﮏ ﻋﺼﺒﯽ اﯾﻦ ﻧﻮع آﮐﺴﻮن ﻫﺎي ﻋﺼﺒﯽ ﺑﺎ اﻓﺰاﯾﺶ دﻣﺎي 10/5 درﺟﮥ ﺳﺎﻧﺘﯽ ﮔﺮاد اﺗﻔﺎق ﻣﯽ اﻓﺘﺪ ﺑﻪ اﯾﻦ ﺻﻮرت ﮐﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮ 10/4 درﺟﮥ ﺳﺎﻧﺘﯽ ﮔﺮادي دﻣﺎ ﺑﺮ روي ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺎﻋﺚ ﺗﻐﯿﯿﺮات وﻟﺘﺎژ ﺑﺴﯿﺎر اﻧﺪك ﺷﺪ اﻣﺎ، ﺑﺎ اﻓﺰاﯾﺶ دﻣﺎي 10/5 درﺟﮥ ﺳﺎﻧﺘﯽ ﮔﺮاد ﭘﺘﺎﻧﺴﯿﻞ ﻋﻤﻞ ﺑﺎ ﻣﻮﻓﻘﯿﺖ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺷﺪ در ﺣﺎﻟﯽ ﮐﻪ ﻣﯿﺰان ﺗﻔﺎوت ﻣﯿﺰان ﺟﺮﯾﺎن اﻟﮑﺘﺮﯾﮑﯽ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺷﺪه ﺗﻮﺳﻂ آن ﻫﺎ در ﺣﺪود 130 ﻣﯿﮑﺮوآﻣﭙﺮ ﺑﻮد. در آﮐﺴﻮن ﻏﯿﺮﻣﺎﯾﻠﯿﻦ دار ﺗﻐﯿﯿﺮات دﻣﺎ ﺑﻪ اﻧﺪازۀ 6/9 ،6/7 ،5 و 10 درﺟﮥ ﺳﺎﻧﺘﯽ ﮔﺮاد ﺑﻪ ﻧﻤﻮﻧﮥ ﻃﺮاﺣﯽ ﺷﺪه اﻋﻤﺎل ﺷﺪ و ﻣﺸﺎﻫﺪه ﺷﺪ ﮐﻪ در دﻣﺎﻫﺎي ﮐﻤﺘﺮ از 6/9 درﺟﮥ ﺳﺎﻧﺘﯽ ﮔﺮاد اﻣﮑﺎن ﺗﻮﻟﯿﺪ ﭘﺘﺎﻧﺴﯿﻞ ﻋﻤﻞ وﺟﻮد ﻧﺪارد. ﺑﺮاي ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﺄﺛﯿﺮ ﻃﻮل ﭘﺎﻟﺲ ﺑﺮ ﻣﯿﺰان ﺗﺤﺮﯾﮏ ﻋﺼﺒﯽ، 10 درﺟﮥ ﺳﺎﻧﺘﯽ ﮔﺮاد اﻓﺰاﯾﺶ دﻣﺎ ﮐﻪ در ﭘﺎﻟﺲ1 ﻣﯿﻠﯽ ﺛﺎﻧﯿﻪ اي ﻣﻮﻓﻖ ﺑﻪ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﭘﺘﺎﻧﺴﯿﻞ ﻋﻤﻞ ﺷﺪه ﺑﻮد را در ﭘﺎﻟﺲ ﻫﺎﯾﯽ ﺑﺎ ﻃﻮل زﻣﺎﻧﯽ 4 ،3 ،2 و 5 ﻣﯿﻠﯽ ﺛﺎﻧﯿﻪ اي دوﺑﺎره اﻋﻤﺎل ﮐﺮدﯾﻢ و ﻣﺸﺎﻫﺪه ﮐﺮدﯾﻢ ﮐﻪ در ﭘﺎﻟﺲ ﻫﺎي ﺑﯿﺶ از 3 ﻣﯿﻠﯽ ﺛﺎﻧﯿﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﮔﺮﻣﺎ ﻧﻤﯽ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﯾﮏ ﻋﺎﻣﻞ ﻣﺤﺮك ﻋﺼﺒﯽ ﻣﻮﻓﻖ ﻋﻤﻞ ﮐﻨﺪ. در ﻣﻮرد ﺗﺄﺛﯿﺮ اﻓﺰاﯾﺶ دﻣﺎ ﺑﺮ روي ﮐﺎﻧﺎل ﻫﺎي ﯾﻮﻧﯽ ﯾﮏ ﭘﺎﻟﺲ ﯾﮏ ﻣﯿﻠﯽ ﺛﺎﻧﯿﻪ اي ﺑﺎ اﻓﺰاﯾﺶ 10 درﺟﮥ ﺳﺎﻧﺘﯽ ﮔﺮاد دﻣﺎ اﻋﻤﺎل ﮐﺮدﯾﻢ ﮐﻪ ﺑﺎﻋﺚ ﻓﻌﺎل ﺳﺎزي ﻫﺮ دو ﮐﺎﻧﺎل ﯾﻮﻧﯽ ﺳﺪﯾﻢ و ﭘﺘﺎﺳﯿﻢ ﺷﺪ اﻣﺎ، ﻣﺸﺎﻫﺪه ﺷﺪ ﮐﻪ ﮐﺎﻧﺎل ﯾﻮﻧﯽ ﭘﺘﺎﺳﯿﻢ در ﺣﺪود 155 ﻣﯿﮑﺮوﺛﺎﻧﯿﻪ دﯾﺮ ﺗﺮ ﻓﻌﺎل ﻣﯽ ﺷﻮد نتايج به دست آمده نشان داد كه تغيير دما عامل اصلي در ايجاد تحريك عصبي فروسرخ است اما، به تنهايي نمي تواند باعث تحريك عصبي و در نتيجه توليد پتانسيل عمل شود. اندازه تغيير دما بايد به حدي باشد كه از آستانه دمايي تحريك عصبي عبور كرده باشد و به صورت همزمان، اين تغيير دما بايد در مدت زماني كمتر از آستانه تحريك زماني اتفاق بيفتد. در صورتي كه اين شرايط در هنگام فرآيند تحريك عصبي فروسرخ برقرار نباشد، توليد پتانسيل عمل ممكن نخواهد بود.