، جلد ۱۶، شماره ۴، صفحات ۲۲-۳۱
عنوان فارسی تحریک‌پذیری پایانه‌های آکسونی در تحریک خارج سلولی: بررسی تأثیر مشخصات هندسی پایانه‌ها
چکیده فارسی مقاله هدف: تحریک ­الکتریکی سیستم اعصاب مرکزی، اجزای نورونی مختلفی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. فعال­شدن هر یک از این اجزا می­تواند به پاسخ متفاوت سیستم عصبی منجر شود. مطالعات گذشته حاکی از آن است که در تحریک کاتدی، آکسون­ های عبوری و در تحریک آندی، بخش اولیۀ آکسون سلول­های محلی، تحریک­پذیرتر از سایر اجزای نورونی اطراف الکترود هستند. در این مطالعات به پایانه­ های آکسونی چندان توجه نشده است، اما نتایج بعضی مطالعات تجربی، شواهدی دال بر تحریک­ پذیری زیاد پایانه ­ها ارایه می­ دهند. در این تحقیق با استفاده از یک مدل محاسباتی، تحریک ­پذیری پایانۀ آکسونی بررسی شد. روش: به این منظور، اثر ویژگی­ های مختلف هندسی پایانۀ آکسونی، نظیر پایان یافتن فیبر در محل پایانه، شاخه ­بندی پایانه، وجود زایده­های سیناپسی مخروطی‌شکل و برجستگی در محل­ شاخه­ شدن آکسون بر تحریک­ پذیری آن (در مقایسه با سایر بخش­های آکسون) بررسی شد و حساسیت آستانۀ تحریک به این ویژگی­ها به دست آمد. یافته ­ها: نتایج این شبیه­ سازی­ها نشان داد که انتهای فیبر عصبی تحریک­پذیرتر از بخش‌های میانی آن است. برآمدگی­ های پایانۀ آکسون نیز باعث افزایش تحریک­ پذیری می ­شود و آستانۀ تحریک کاتدی را تا 34 درصد و آستانۀ تحریک آندی را تا 5/7 درصد کاهش می­دهد. از سوی دیگر ،آکسون­ها در بخش پایانی خود شاخه­ بندی شده و با توجه به نتایج شبیه­ سازی، عامل دیگر افزایش تحریک­پذیری پایانه­ ها می­ شوند و بدین وسیله می­توانند از آستانۀ تحریک کاتدی تا 28درصد و از آستانۀ تحریک آندی تا 78 رصد بکاهند. نتیجه­ گیری: نتایج این تحقیق نشان داد که ویژگی­های هندسی پایانه ­های آکسونی به افزایش تحریک­ پذیری این بخش می­انجامد و آن را یکی از مهم­ترین اهداف تحریک الکتریکی می­سازد. فعال­ شدن پایانه ­های آکسونی با توجه به اثر مهاری یا تحریکی آنها بر نورون­های محلی می­تواند آثار متفاوتی بر سیستم عصبی داشته باشد.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله الگوی جریان آستانه، پایانۀ آکسونی، تحریک آندی، تحریک کاتدی، مشخصات هندسی پایانۀ آکسون
عنوان انگلیسی Extracellular Excitability of the Axon Terminals: The Effects of their Morphological Characteristics
چکیده انگلیسی مقاله Introduction: In electrical stimulation of the central nervous system, different neural elements are present around the electrode and affected by the stimulation. The activation of each type of these neural elements may result in different overall neural responses. Previous studies have suggested that the passing axons and the initial segments of the local cells are the most excitable neural elements in cathodic and anodic stimulation, respectively. However, there are experimental evidences suggesting that the local fibers are generally excited indirectly by activation of the axon terminals of the presynaptic cells.  The axon terminal has been usually neglected in the analysis of extracellular excitability. Methods: In this study, a detailed computational model of the axon terminal was used to study the extracellular excitability of the axon terminal. To this end, the effect of different geometrical characteristics of the axon terminals including their arborizations, conical synaptic buttons, and the swellings in the branching points on their excitability were studied in comparison to a passing fiber, where the electrode was far from the terminal. Results: Our findings showed that branching of the axon terminal increases the excitability of the axon terminal up to 28% and 78% for cathodic and anodic stimulation, respectively.  In addition, the terminal arborizations which form the synaptic buttons as well as the swellings at the branching points could increase the excitability up to 7.5% and 34% for anodic and cathodic stimulation, respectively. Conclusion: The present results suggest that geometric properties of the axon terminals increase the excitability of this segment, turning it to an important target in electrical stimulation. The activation of axon terminals may lead to different responses due to their inhibitory or excitatory effects on the local neurons.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله Anodic Stimulation, Axon Terminal, Cathodic Stimulation, Geometric Properties Of Axon Terminal, Current Threshold Pattern
نویسندگان مقاله مرضیه باقری | Marzieh Bagheri
MSc, Biomedical Engineering, University of Isfahan,Isfahan,Iran.
دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی پزشکی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

امین مهنام | Amin Mahnam
Assistant Professor of Biomedical Engineering, University of Isfahan,Isfahan,Iran.
استادیار مهندسی پزشکی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

زیبا رجایی | Ziba Rajaei
Assistant Professor of Physiology, Isfahan University of Medical Sciences,Isfahan,Iran.
استادیار فیزیولوژی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

نشانی اینترنتی http://icssjournal.ir/browse.php?a_code=A-10-2-238&slc_lang=other&sid=1
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده other
موضوعات مقاله منتشر شده تخصصی
نوع مقاله منتشر شده پژوهشی اصیل
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات