Hücrede İyon Konsantrasyonu

Günümüzde, içinde bulundukları hücre içi ve hücre dışı ortamın neredeyse tüm özelliklerini göz önünde bulundurarak nöronların elektriksel aktivitesini modelleyebilen sistemleri gerçekleştirmek önemlidir. Bu anlamda, bu makalede, hücrede iyon konsantrasyonunun varyasyonu tarafından yaratılan membran potansiyelinin dalgalanmasını dikkate alan geliştirilmiş Hindmarsh-Rose (HR) modelini öneriyoruz. Üretilen elektrik alanının nöronların dinamik davranışı üzerindeki etkisi göz önüne alındığında, modelin denge noktası ve kararlılığı, çatallanma diyagramları, Lyapunov spektrumu, frekans spektrumları, membran potansiyelinin zaman serileri ve faz portreleri iyice araştırıldı. Bu nedenle, parametreler uygun şekilde seçildiğinde Hopf çatallanmasının bu sistemde meydana geldiğini kanıtlıyoruz. Ayrıca, elektrik alanının belirli parametrelerini değiştirerek, modelin çok sayıda çekicinin bir arada varlığını haklı çıkaran çok zengin ve çarpıcı bir olay, yani histerezis fenomeni sunduğunu gözlemliyoruz. Ayrıca, uygun bir sinüzoidal uyarma akımı uygulayarak, elektrik alan etkisi altındaki nöronun hareketsiz, ani yükselme, patlama ve hatta kaos gibi birçok önemli elektriksel aktivite gösterebileceğini kanıtlıyoruz. Membran potansiyeli ve elektrik alan kuplajı boyunca sinaps kuplajı yaparken iki nöron arasındaki sonlu zamanlı senkronizasyonu incelemek için elektriksel alan etkisi (mHR) altında geliştirilmiş HR modelini öneriyoruz. Sonuç olarak, iki nöron arasındaki senkronizasyonun, elektrik alan bağlantısının yoğunluğunun varyasyonundan zayıf bir şekilde etkilendiğini, sinaps bağlantısının yoğunluğu değiştirildiğinde güçlü bir şekilde etkilendiğini görüyoruz. Bu sonuçlardan, elektrik alanının sinyalin değişimini ve kodlanmasını teşvik etmek için bir başka etkili köprü bağlantısı olabileceği açıktır. Sonlu zaman senkronizasyon algoritmasını kullanarak teorik olarak bu nöronlar arasındaki senkronizasyon zamanını ölçüyoruz. Son olarak, önerilen modelin ve gelişmiş senkronizasyon stratejisinin fizibilitesini göstermek için Pspice simülasyonları sunulmaktadır.