كنترل فعاليت پاتولوژيكي هسته هاي قاعده اي پاركينسوني با شبكه BG تحت تحريك نوري در مدل اپتوژنتيك سه حالته و چهار حالته ChR2 و سه حالته NpHR

زمينه. بيماري پاركينسون يك اختلال عصبي است كه در اثر اختلال در عملكرد هسته هاي قاعده اي و به ويژه جسم سياه و كاهش سطوح دوپامين در مدارهاي عصبي اين بخش ايجاد مي شود. روش كار. در اين مقاله براي بررسي تاثير تحريك اپتوژنتيك در سيستم هاي عصبي پاركينسوني براي اولين بار مدل كامل BG (شامل تمامي نورون هاي موثر) براي شبيه سازي نورون هاي هسته هاي قاعده اي انتخاب شده و براي بيماري پاركينسون و اعمال تحريك اپتوژنتيك سه و چهار حالته توسعه داده شده است. براي اين منظور، اپسين هاي ChETA، ChRwtوNpHR به دو حالت تحريك سه و چهار حالته و شرايط تحريك مختلف به ازاي پارامترهاي مختلف در مدل BG مورد بررسي قرار گرفته است. يافته ها. براي راستي آزمايي مدل توسعه يافته، نتايج به دست آمده با نتايج مطالعات آزمايشگاهي مقايسه شده است. ميزان مطابقت به ازاي شرايط مختلف تحريك و ژن هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفته است. براي ارزيابي عملكرد مدل BG براي هر ژن در شرايط تحريك سه و چهارحالته با مقادير مختلف پارامترها شاخص خطا محاسبه شده و شرايط تحريكي كه شاخص خطا برابر با صفر را ايجاد كرده اند به عنوان شرايط بهينه معرفي شده است. براساس نتايج بدست آمده، فركانس هاي 20 و 200 هرتز در مدل چهار حالته ChRwt و فركانس 80 هرتز در مدل سه حالته ChETA به عنوان ژن ها، فركانس ها و مدل هاي بهينه معرفي شده اند. نتيجه گيري. پاسخ نورون هاي GPe با نتايج آزمايشگاهي مطابقت داشته و پاسخ ديگر نورون ها نيز مشابه با پاسخ نورون هايGPe مي باشد. در شرايط بهينه، نورون هاي STN ورودي تحريكي و نورون هاي GPe ورودي مهاري مناسب به GPi اعمال مي كنند و نورون هاي GPi قادر به اعمال ورودي مهاري مناسب به TH شده و در نتيجه عملكرد آن بهبود يافته و اثرات پاتولوژيكي بيماري پاركينسون از بين مي رود. پيامدهاي عملي. در اين پژوهش سعي شده است كه با تحريك اپتوژنتيك با انتخاب اپسين هاي مناسب عملكرد هسته هاي قاعده اي را بهبود داده و علائم پاتولوژيكي بيماري پاركينسون را از بين برد.