Sinir Hücresi Nasıl Fark Edilmiş?

... konulu sunumlar: "Sinir Hücresi Nasıl Fark Edilmiş?"— Sunum transkripti:

1 Sinir Hücresi Nasıl Fark Edilmiş?
Ramon y Cajal, 1906 ( )

2 Bir sinir hücresinin tüm bu farklı davranışları elde etmek nasıl mümkün olabilir ?
E.M. Izhikevich, “Dynamical Systems in Neuroscience”, MIT Press, 2007

3 Hangi dallanma çeşitleri sinir hücresinin davranışını açıklamaktadır?
E.M. Izhikevich, “Dynamical Systems in Neuroscience”, MIT Press, 2007

4 Bir Sinir Hücresinde Elektriksel İşaret Nasıl Oluşuyor?
Sinir hücresinde oluşan akım iyon (yükün) kanalları ile kontrol edilmektedir.

5 Bu davranışları dallanma ile açıklayacağımız sinir hücresi modelleri var mı?
E.M. Izhikevich, “Neural exciability, spiking and bursting ”, Int.J.Bif. and Chaos, vol. 10,no.6, 2000

6 Topla ve ateşle hücre modelleri
Sinir Hücresi Modelleri Topla ve ateşle hücre modelleri (integrate and fire) Louis Lapicque, 1907 E.M. Izhikevich, “Dynamical Systems in Neuroscience”, MIT Press, 2007

7 Hodgkin-Huxley Sinir Hücresi Modeli 1952
( ) Potasyuma ilişkin harekete geçirme kapısı Sodyuma ilişkin harekete geçirme kapısı Sodyuma ilişkin harekete geçirmeme kapısı

8 Çözümlerine bakalım: E.M. Izhikevich, “Dynamical Systems in Neuroscience”, MIT Press, 2007

9 hsonsuz Bu ne olabilir? msonsuz nsonsuz Cem Yücelgen, Rapor1, 2011

10 Yankıla ve ateşle hücre modelleri
(resonate and fire) R. FitzHugh, 1961 J. Nagumo, 1962 E.M. Izhikevich, “Dynamical Systems in Neuroscience”, MIT Press, 2007

11 İkinci dereceden topla ve ateşle (quadratic integrate and fire) modeli
B. Ermentrout 1996 P.E. Latham 2000 E.M. Izhikevich, “Dynamical Systems in Neuroscience”, MIT Press, 2007

12 Izhikevich Sinir Hücresi Modeli
Deneysel sonuç Modelden elde edilen sonuç E.M. İzhikevich 2003 Bu parametrelerde vuru sonrası geçici davranışı belirler. Zar potansiyeli Geri alma akımı (recovery current) Bu parametreler yankılaştırım veya bütünleyici davranışını belirler. E.M. Izhikevich, “Dynamical Systems in Neuroscience”, MIT Press, 2007

13 Denklemler yeniden düzenlenirse
Denge durumundaki zar potansiyeli Ani eşik potansiyeli Denklemler yeniden düzenlenirse u değişkeni b>0 ise yankılaşım, b<0 ise artırıcı davranışı gösterir. E.M. Izhikevich, “Dynamical Systems in Neuroscience”, MIT Press, 2007

14 Izhikevich Sinir Hücresi
Bütünleştir ve ateşle Izhikevich Sinir Hücresi E.M. Izhikevich, “Dynamical Systems in Neuroscience”, MIT Press, 2007

15 Izhikevich Sinir Hücresi modeli ile elde edilen farklı sinir hücresi davranışları
E.M. Izhikevich, “Dynamical Systems in Neuroscience”, MIT Press, 2007

16 E.M. Izhikevich, “Dynamical Systems in Neuroscience”, MIT Press, 2007

17 Hücreler arası iletişim
E.R. Kandel, J.H.Schwartz, T.M. Jessell, Essentials of Neural Science and Behavior,1995

18 Sinir ileticilerin katkısı
Bağlantı Dinamiği Üstel Alpha Çift üstel Bu davranışları nasıl elde ederiz? Farklı bir yazılımla Sinir ileticilerin katkısı üstel alpha üstel alpha çift üstel Bu denklemlerin çözümleri nedir? D. Sterratt, B.Graham, A. Gillies, D. Willshaw, Principles of Computational Modelling in Neuroscience,2011

19 Birden fazla bağlantı olduğunda…
D. Sterratt, B.Graham, A. Gillies, D. Willshaw, Principles of Computational Modelling in Neuroscience,2011 O .Baydar Bitirme Ödevi, İTÜ, 2014

20 Esneklik: LTP, LTD, STDP D. Sterratt, B.Graham, A. Gillies, D. Willshaw, Principles of Computational Modelling in Neuroscience,2011

21 Bir Korteks Modeli 1000 hücreli bir korteks modeli: 200 bastıran hücre, 800 uyaran hücre 800 uyaran hücre 200 bastıran hücre

22 % Created by Eugene M. Izhikevich, February 25, 2003
% Excitatory neurons Inhibitory neurons Ne=800; Ni=200; re=rand(Ne,1); ri=rand(Ni,1); a=[0.02*ones(Ne,1); *ri]; b=[0.2*ones(Ne,1); *ri]; c=[-65+15*re.^2; *ones(Ni,1)]; d=[8-6*re.^2; *ones(Ni,1)]; S=[0.5*rand(Ne+Ni,Ne), -rand(Ne+Ni,Ni)]; v=-65*ones(Ne+Ni,1); % Initial values of v u=b.*v; % Initial values of u firings=[]; % spike timings for t=1: % simulation of 1000 ms I=[5*randn(Ne,1);2*randn(Ni,1)]; % thalamic input fired=find(v>=30); % indices of spikes firings=[firings; t+0*fired,fired]; v(fired)=c(fired); u(fired)=u(fired)+d(fired); I=I+sum(S(:,fired),2); v=v+0.5*(0.04*v.^2+5*v+140-u+I); % step 0.5 ms v=v+0.5*(0.04*v.^2+5*v+140-u+I); % for numerical u=u+a.*(b.*v-u); % stability end; plot(firings(:,1),firings(:,2),'.'); Y.Kuyumcu .Master Tezii, İTÜ, 2014

23 SIMULINK- Karşıt Süreçlerin Gerçeklenmesi
Görsel olarak bir sistemdeki işaretlerin değişimini izlememize yardımcı olan blok diyagram gösteriminden esinlenerek oluşturulmuş yazılım ortamı. İşlemlere ilişkin tanımlanmış bloklar veya yeni tanımlanan bloklar dan yararlanarak alt sistemler oluşturulmasını ve bunlar arasındaki bağlantıların tanımlanmasına olanak tanır.