مدل سايبرنتيكي درد و فرايندهاي حسي وابسته به حالت در شاخ خلفي نخاع

مدل سايبرنتيكي درد و فرايندهاي حسي وابسته به حالت در شاخ خلفي نخاع

فرايند شكل‌گيري درد از نرون‌هاي حسي اوليه شروع و به نرون‌هاي سيستم عصبي مركزي كه اولين بخش آن در شاخ خلفي نخاع است ختم مي‌شود. امروزه تلاش برخي محققان براي كنترل درد، يافتن سازوكاريست كه بتواند وضعيت نرون‌هاي شاخ خلفي نخاع را از يك حالت پايدار ناخواسته به حالت پايدار مطلوب تغيير دهد به اين منظور لازم است ابتدا مدلي از رفتار نرون‌ها در شاخ خلفي نخاع استخراج شود تا با تغيير پارامترهاي مدل مذكور، بتوان درد ايجاد شده را تحت كنترل در‌آورد. در اين تحقيق به كمك اسلوب‌شناسي بايفوركيشن و استخراج ديناميك حاكم بر سازوكار شكل‌گيري درد از طريق انجام آزمايش‌هاي باليني، يك مدل سايبرنتيكي ارايه مي‌شود كه قادر به بيان حالت‌هاي عملكردي نرون‌هاي شاخ خلفي نخاع (عادي، حساس شده و فرونشانده شده)، نقش حافظه، اثر ورودي‌هاي حسي ديگر و اثر ورودي‌هاي نزولي از سطوح فوقاني سيستم عصبي است. در اين مدل ورودي‌ها شامل درجه تحريك حرارتي متناسب با نرخ پتانسيل عمل از آوران‌هاي ?C/A، شدت جريان تحريك الكتريكي مهاري متناسب با نرخ پتانسيل عمل از آوران‌هاي A?، ورودي‌هاي مهاري نزولي از مغز مياني و ورودي‌هاي مهاري يا تحريكي نزولي از سطوح فوقاني سيستم عصبي(تالاموس و قشر مغز) بوده و خروجي مدل نرخ پتانسيل عمل ساطع شده از نرون‌هاي انتشاري شاخ خلفي نخاع متناسب با سطح درد حس شده است. ويژگي شاخص اين مدل استفاده از مدلسازي سايبرنتيكي بر اساس يك سري اطلاعات ورودي و خروجيست كه مي‌تواند ايراد وارد بر ساير مدل‌ها كه در آنها ساده‌سازيِ روابط، تعامل اجزاي سيستم را كاهش مي‌دهد مرتفع كند. از طرف ديگر بر خلاف مدل‌هاي قبلي كه بر اساس پتانسيل تحريكي غشاي مدلسازي شده بودند در مدل مذكور خروجي مستقيماً به صورت پتانسيل عمل ساطع شده از نرون‌هاي انتشاري شاخ خلفي نخاع است كه علاوه بر اينكه از دقت بالاتري برخوردار است قابليت انطباق با ثبت‌هاي سلولي را نيز دارد.

The procedure of pain formation embarks on primary sensory neurons and then ends in central nervous system which is the first stage in the dorsal horn of the spinal cord. Nowadays the great challenge of some researchers for pain control has been to elucidate the mechanisms that are able to switch the state of the dorsal horn of the spinal cord from an unwanted state to a favorite one. In order to achieve such an aim, a model of the function of the dorsal horn of the spinal cord is extracted in order to be able to control the created pains with changing the parameters of the aforementioned model. In this study a cybernetic model is presented with the aid of bifurcation methodologies and reconstructing the dynamics linked with the process of pain formation via clinical experiment that can express different states in the dorsal horn of the spinal cord as normal, suppressed, sensitized, the functionality of memory, the effect of other primary afferents and the effect of descending signals. Input signals in this model consist of thermal stimulation degree proportional to action potential firing rate from A? afferents, inhibitory descending signals from midbrain and inhibitory or excitatory descending signal from thalamus and cortex and the output signal is the action potential firing rate from transmission cells in dorsal horn of the spinal cord proportional to pain level have been sensed. The significant and remarkable characteristic of this model is applying a cybernetical model based on a sequence of input-output data which can obviate the drawbacks of other models in which simplification and reduction of terms reduce the operation of components of a system. On the other hand, unlike previous models which have been modeled based on membrane (slow) potential, this model is based on the action potential firing rate from transmission cells of the dorsal horn of the spinal cord that has the adaptability with cellular recording as well as having a higher accuracy.