ساخت شبيه‌ساز پتانسيل عمل سلول عصبي

ساخت شبيه‌ساز پتانسيل عمل سلول عصبي

در اين مقاله سازوكار توليد پتانسيل عمل يك سلول عصبي و عوامل موثر بر ضربان‌سازي آن بررسي شده است. با استفاده از اسيلاتورهاي مدل‌كننده يك نرون عصبي، مي‌توان سازوكار پتانسيل عمل سلول را از طريق ساخت‌مدار معادل براي جريان‌هاي يكسو شده يوني بررسي كرد. مدار معادل با استفاده از خازن، مقاومت و ترانزيستور شبيه‌سازي و با تغيير در ظرفيت غشاي و مقاومت نشتي كانال سديمي و پتاسيمي، تغيير در پتانسيل عمل مشاهده شد. در گام بعدي مدارهاي مدل‌كننده نرون عصبي در ميكروكنترلر پياده‌سازي ‌شدند. جهت ارسال معادلات به ميكرو‌كنترلر ابتدا بايد آن‌ها را به فرم گسسته تبديل نمود كه به همين منظور، روش گسسته‌سازي معادلات ارايه شده و معادلات مدل FHN به فرم گسسته حل و شبيه‌سازي شدند. فايل هگز معادله مربوطه توليد و با استفاده از آن ميكروكنترلر پروگرام گرديد. در واقع مدار معادل به‌گونه‌اي ساخته شد كه بتوان تك‌تك پارامترها را توسط آن كنترل نمود تا بتواند شبيه‌ساز مناسبي براي بيماري‌ها و نارسايي‌هاي سلولي باشد.

In this paper, neuron cellʹs action potential and its effective parameters over beating are analyzed. Cellʹs action potential mechanism can be simulated by fabrication of an equivalent circuit for directed ionic currents using a neuron modeling oscillator. Equivalent circuit consists of capacitor, resistor and transistor. Changing membrane properties such as capacitance and sodium-potassium leakage resistance causes a significant change in action potential. Then, the neuron cell moduling circuit is implemented in microcontroller. The equations should be digitized in order to be sent to microcontroller. Therefore, a discrete algorithm is presented to solve the equations and FHN equations are solved and simulated in discrete form. Then, microcontroller is programmed by the generated hex file of solved equations. In fact, each parameter of the model can be controlled in the fabricated circuit so that it becomes a proper simulator for cellular behavior such as disease and cells malfunction.