Vzdraženje nevrona z bifaznimi in monofaznimi električnimi pulziBABIĆ, MARINA (Avtor) Maček Lebar, Alenka (Mentor) matematičen model nevronaHodgkin-Huxleyjev modelakcijski potencialbipolarni pulzimonopolarni pulziŽivčni sistem je temeljni komunikacijski sistem v telesu, ki omogoča hiter in usklajen prenos informacij v obliki akcijskih potencialov – kratkotrajnih sprememb membranske napetosti, ki nastanejo kot odziv na ustrezen dražljaj. Modeliranje živčnih celic je ključnega pomena za razumevanje kompleksnih elektrofizioloških procesov, do katerih prihaja ob draženju živčnih celic z zunanjimi električnimi polji in tokovi. Računalniški in matematični modeli, kot je Hodgkin-Huxleyjev model, omogočajo simulacijo odziva nevrona ter preučevanje številnih patoloških stanj, kot tudi razvoj in razumevanje terapij, ki temeljijo na elektroporaciji in funkcionalni električni stimulaciji. V magistrskem delu sem v programskem jeziku Python implementirala Hodgkin-Huxleyjev model živčne celice ter nabor 54 stimulacijskih protokolov (1 monofazni in 53 bifaznih). S simulacijami sem analizirala vpliv ključnih parametrov protokolov: števila pulzov (N), trajanje posamezne faze (Tp), interfazne pavze (d1) in interpulzne pavze (d2) na prag vzdraženja živčne celice. Rezultati simulacij potrjujejo, da oblika električnega dražljaja pomembno vpliva na vzdraženost živčne celice in s tem povezan prag nastanka akcijskega potenciala. Analiza je pokazala, da daljši pavzi d1 in d2 prispevata k znižanju praga vzdraženja, medtem ko kombinacija krajše d1 in daljše d2 vodi v njegovo izrazito povišanje. Protokoli z daljšo interfazno in krajšo interpulzno pavzo zahtevajo nižje stimulacijske amplitude kot tisti s krajšo d1 in daljšo d2, kar nakazuje pomembno vlogo časovne razporeditve pulzov znotraj stimulacijskega protokola. Poleg tega se je izkazalo, da monofazni pulzi sprožijo akcijski potencial že pri bistveno nižjih amplitudah gostote električnega toka v primerjavi z bifaznimi. Pri zelo kratkih stimulacijskih protokolih je opaziti zakasnjen pojav akcijskega potenciala, kar je posledica časovne dinamike ionskih kanalčkov in njihovih časovnih konstant. Magistrsko delo tako prispeva k boljšemu razumevanju časovne dinamike vzdraženja živčne celice ter vpliva različnih stimulacijskih parametrov na prag nastanka akcijskega potenciala. Pridobljeni rezultati predstavljajo pomemben prispevek k optimizaciji elektrostimulacijskih protokolov in lahko služijo kot osnova za nadaljnje raziskave, usmerjene v razvoj varnejših in učinkovitejših terapevtskih pristopov z zmanjšanim tveganjem za neželene učinke.20252025-04-11 11:05:02Magistrsko delo/naloga168395VisID: 62984COBISS_ID: 234274819sl