Nöronların bölmeli modelinin bilgisayar yazılımına dayalı benzetimi
A computer software for the simulation of compartmental modeling of neurons
Yazar: KENAN ZENGİN
Danışman: DOÇ. DR. MAHMUT ÖZER
Zonguldak Karaelmas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Nöron modellerinin bilgisayar simülasyonları, biyolojik nöronların fonksiyonları hakkındabir bakış açısı sağlamaktadır. Bu bağlamda Neurosim, Neuron ve Genesis gibi bir takımbilgisayar yazılım paketleri, nöron modellenmesi için geniş bir şekilde kullanılmaktadır.İyon kanalları, patch kenetleme çalışmalarından bilindiği üzere stokastik olarak açılıpkapanmaktadırlar. Membran patch alanı az miktarda kanal içeriyorsa, stokastik etkilernöron dinamikleri üzerinde daha önemli olmaktadır. Bu çalışmada stokastik iyonkanallarını da kullanabilen daha esnek bir yazılım sunulmaktadır. Kullanıcı iyon kanalsayısını ve iyon kanallarının parametrelerini kendisi belirleyerek bir nöron modelioluşturabilmekte ve akım ve gerilim kenetleme simülasyonlarınıgerçekleştirebilmektedir. Yazılım paketi beş farklı hesaplama algoritmasından bir tanesiseçilerek stokastik iyon kanallarının modellenmesine imkan tanımaktadır.Nöron modeli deterministik ve/veya stokastik iyon kanalları kullanılarakoluşturulabilmektedir. Stokastik iyon kanallarının etkileri, yani kanal gürültüsü, beş farklıiiiÖZET (devam ediyor)hesaplama algoritması kullanılarak incelenebilmektedir. Yazılım paketi, herhangi birprogramlama dili bilgisine ihtiyaç duymaksızın nöronların basit simülasyonunu çalıştırmakisteyen kullanıcılara hitap etmektedir. Ayrıca bu yazılım eğitim amaçlı olarak dakullanılabilir.Anahtar Kelimeler: İyon Kanalı, nöron, stokastik analiz, bilgisayar yazılımıBilim Kodu: 101.10.01, 609.01.04iv

Abstract:
Computer simulations of the neuronal models provide an insight into the functions ofbiological neurons. In this context, a number of computer software packages such asNeurosim, Neuron and Genesis are widely used for neuronal modelling. From patch-clampstudies it is known that ion channels open and close stochastically. If membrane patch areacomprises few channels, stochastic effects become more important on the neuronaldynamics. In this study, more flexible software is presented by taking stochastic ionchannels into account. The user can construct a model by setting the ion channel countand defining their kinetics as do-it-yourself and perform current and voltage clampexperiments. The software package allows for modelling the stochastic ion channels byselecting the one of five different computational algorithms.The neuronal model can be constructed by using deterministic and/or stochastic ionchannels. The effects of the stochastic ion channels, i.e. the channel noise, have beeninvolved by using five different computational algorithms. The software package addressesvABSTRACT (continued)to ones who want to run simple simulations of neurons without the need to anyprogramming skills. It can also be used for educational purposes.Key Words: Ion Channel, neuron, stochastic analysis, computer softwareScience Code: 101.10.01, 609.01.04vi