Sıçan uterus düz kasının spontan ativitesinin nonlineer analizi
Nonlinear analysis of the spontaneous activity of the rat uterus smooth muscle
Yazar: BİLGE GÜVENÇ
Danışman: PROF. DR. NECLA ÖZTÜRK ; YRD. DOÇ. DR. SUHA YAĞCIOĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Biyofizik = Biophysics

Özet:
Uterus düz kasından kaydedilen kasılmalar zaman içinde değişim gösterir ve zaman zaman düzenli iken zaman zaman düzensiz bir görünüm alır. Aktivitede gözlenen düzensizlik düz kas hücrelerinin rastgele davranmasının bir sonucu olabileceği gibi deterministik bir davranışın sonucunda ortaya çıkan kaotik bir salınım da olabilir. Bu durumu anlamak için uterustan kaydedilen aktivitenin nonlinear yöntemlerle incelenmesi gerekir. Bu tez çalışmasının amacı 1) uterus düz kasının spontan mekanik aktivitesinin nonlineer özelliğini belirlemek, 2) sistemin dinamiğini tanımlamak için gereken bağımsız değişkenlerin sayısını bulmak, 3) oksitosin ve verapamilin uterusun dinamiğini ve karmaşıklığını nasıl etkilediğini incelemektir. Bu amaçla izole sıçan uterusunun spontan mekanik aktivitesi kaydedildi; sistemin dinamik özelliklerini tanımlayabilecek durum vektörleri Takens'ın teoremine dayanarak oluşturuldu; faz-uzay diagramları çizildi ve Grassberger-Proccacia algoritması kullanılarak ilinti boyutu belirlendi. Spontan aktivite kayıtlarında nonlineer sistemlerin karakteristik özelliklerinden olan ve kaosa giden yollar olarak bilinen düzensiz, ritmik, periyot-iki, periyot-üç karışık-mod ve modülasyon tipi aktiviteler gözlendi. Aktiviteye ait yörüngelerin faz-uzayı tam olarak doldurmadığı gözlendi. Bu bulguya dayanarak düzensiz salınımların sistemin nonlineer dinamiğinden kaynaklandığı düşünüldü. Vekil veri analizi sonuçları da sistemin nonlineer özellikte olduğunu gösterdi. Spontan aktivitenin ilinti boyutunun 1-3 arasında olduğu bulundu. Spontan aktiviteyi oluşturan mekanizmanın en az üç bağımsız değişkenle tanımlanabileceği sonucuna varıldı. Oksitosin eklendiğinde senkronize, modülasyon tipi aktivite ortaya çıktı. Aktivitenin temel frekansında artış gözlendi. İlinti boyutunun bir arttığı, en az bir bağımsız değişkenin daha dinamikte etkinleştiği belirlendi. Verapamil eklendiğinde aktivitenin tamamen söndüğü gözlendi. İlinti boyutunun 0,5-1,5 arasında olduğu ve sistemin karmaşıklığının azaldığı bulundu.

Abstract:
The spontaneous contractions of uterus exhibit transitions between regular and irregular patterns. The irregular appearance of the activity may be a result of the random characteristics of the smooth muscle cells, or it may rather be a chaotic oscillation resulted from a deterministic behavior. To make this point clear, the oscillations recorded from uterus should be examined by the methods of the nonlinear dynamics. The objectives of this thesis are 1) to determine the nonlinear characteristics of the spontaneous mechanical activity of the uterus, 2) to find the minimum number of independent variables that describes the underlying dynamics of the system, and 3) to examine the effects of oxytocin and verapamil on its dynamics. The state vectors were reconstructed according to the Takens? Theorem. The correlation dimension was calculated by using Grassberger-Proccacia algorithm. In the spontaneous activity records irregular, periodic, period doubling, period tripling, mix-period, and modulation type activities were observed. These patterns are characteristic features of nonlinear dynamical systems and known as routes to chaos. The trajectories did not completely occupy the whole of phase-space indicating that the oscillations are the result of the nonlinear dynamics of the system. The surrogate data analysis suggests that the activity has nonlinear characteristics. The correlation dimension of the spontaneous contractions was calculated between 1-3. It was concluded that the spontaneous oscillations of uterus were generated by at least three independent variables. After the administration of oxytocin synchronized, modulation type activity was observed. The correlation dimension increased by one which means that at least one more independent variable responsible for generating the dynamics became active. Verapamil inhibited the activity completely, the correlation dimension was found between 0.5-1.5 which indicates that verapamil decreases the complexity of the system.