مستخدم:Tamer-92/نموذج هودجكين-هاكسلي

المكونات الأساسية لنماذج العصبونات من نوع هودجكين-هاكسلي. تعبر نماذج العصبونات من نوع هودجكين-هاكسلي عن الخواص البيوفيزيائية لغشاء الخلية العصبية الخلايا. يتم تمثيل الطبقة الثنائية الدهون كـسعة كهربائية (*C_m*). يتم تمثيل قنوات الأيونات المحكومة بالجهد بالناقلية الكهربائية اللاخطية (g_n) ويتم تمثيل قنوات تسريب الأيونات بالناقلية الكهربائية الخطية (g_L). يتم تمثيل التغيرات الكهروكيميائية في وسط الخلية التي تسبب تدفق الأيونات عن طريق تمثيلها ببطارية (E)، ويتم تمثيل مضخات الأيونات والمبادلات بمنبع التيار (I_p)_.

نموذج هودجكين-هاكسلي هو نموذج رياضياتي يصف كيف يبدأ وينتشر جهد الفعل في العصبونات. وهو عبارة عن مجموعة معادلات تفاضلية لاخطية التي تقرّب الخصائص الكهربائية للخلايا المُستثارة مثل العصبونات وخلايا القلب، وبالتالي فإنه نموذج مستمر الوقت، على عكس خريطة رولكوف مثلاً.

وصف هذا النموذج ألان لويد هودجكين وأندرو هاكسلي عام 1952 آلية جريان الأيونات في بدء وانتشار جهد الفعل في محوار عصبون الحبار. حاز ألان هودجكين وأندرو هاكسلي على جائزة نوبل في الفيزيولوجيا أو الطب عام 1963 على هذا النموذج.

المكونات الأساسية

نموذج هودجكين-هاكسلي الأصلي يتعامل مع كل مكون قابل للاستثارة من مكونات الخلية كما لو أنه عنصر كهربائي (كما هو موضح في الشكل).

يتم تمثيل الطبقة ثنائية الدهون كـسعة كهربائية (C_m). يتم تمثيل قنوات الأيونات المحكومة بالجهد بـالناقلية الكهربائية اللاخطية (g_n ، بحيث n هو نوع القناة الأيونية) التي تتبع في قيمتها للجهد الكهربائي والزمن، ويتم تمثيل قنوات تسريب الأيونات بالناقلية الكهربائية الخطية (g_L). يتم تمثيل التغيرات الكهروكيميائية في وسط الخلية التي تسبب تدفق الأيونات عن طريق تمثيلها بمصدر جهد (E) الذي يتم تحديد الفولتية الخاصة به من خلال نسبة تركيز الشوارد داخل وخارج الخلايا العصبية لأنواع الأيونيات ذات الأهمية، ويتم تمثيل مضخات الأيونات والمبادلات بمنبع التيار (I_p)_. يتم الإشارة إلى الجهد الكهربائي على غشاء الخلية بالرمز V_m .

رياضياً، يتم كتابة معادلة التيار المتدفق من خلال الطبقة الثنائية الدهون بالمعادلة التالية:

والتيار المتدفق من خلال قناة أيونية معينة يكون بالمعادلة التالية:

حيث V_i يسمى جهد الاعتكاس للقناة الأيونية من النوع i، وبذلك يمكن أن نعبر عن مجموع التيارات العابرة غشاء الخلية في خلية تحوي قنوات صوديوم وبوتاسيوم بالمعادلة:

مواصفات التيارات الأيونية

القنوات الأيونية المحكومة بالجهد

قنوات التسريب

المضخات والمبادلات

الخصائص الرياضية

محاكاة نموذج هودجكين-هكسلي عبر تابع فرق الصفحة بين الجهد v ومتغير البوابة المحكوم بشوارد البوتاسيوم. يُعرف المنحنى المغلق كدورة حدية .

التشعبات

تحسينات ونماذج بديلة

المراجع

قراءة متعمقة

Hodgkin AL، Huxley AF (أبريل 1952). "Currents carried by sodium and potassium ions through the membrane of the giant axon of Loligo". The Journal of Physiology. ج. 116 ع. 4: 449–72. DOI:10.1113/jphysiol.1952.sp004717. PMC:1392213. PMID:14946713.
Hodgkin AL، Huxley AF (أبريل 1952). "The components of membrane conductance in the giant axon of Loligo". The Journal of Physiology. ج. 116 ع. 4: 473–96. DOI:10.1113/jphysiol.1952.sp004718. PMC:1392209. PMID:14946714.
Hodgkin AL، Huxley AF (أبريل 1952). "The dual effect of membrane potential on sodium conductance in the giant axon of Loligo". The Journal of Physiology. ج. 116 ع. 4: 497–506. DOI:10.1113/jphysiol.1952.sp004719. PMC:1392212. PMID:14946715.
Hodgkin AL، Huxley AF (أغسطس 1952). "A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve". The Journal of Physiology. ج. 117 ع. 4: 500–44. DOI:10.1113/jphysiol.1952.sp004764. PMC:1392413. PMID:12991237.
Hodgkin AL، Huxley AF، Katz B (أبريل 1952). "Measurement of current-voltage relations in the membrane of the giant axon of Loligo". The Journal of Physiology. ج. 116 ع. 4: 424–48. DOI:10.1113/jphysiol.1952.sp004716. PMC:1392219. PMID:14946712.

روابط خارجية

Interactive Javascript simulation of the HH model Runs in any HTML5 – capable browser. Allows for changing the parameters of the model and current injection.
Interactive Java applet of the HH model Parameters of the model can be changed as well as excitation parameters and phase space plottings of all the variables is possible.
Direct link to Hodgkin–Huxley model and a Description in BioModels Database
Neural Impulses: The Action Potential In Action by Garrett Neske, The Wolfram Demonstrations Project
Interactive Hodgkin–Huxley model by Shimon Marom, The Wolfram Demonstrations Project
ModelDB A computational neuroscience source code database containing 4 versions (in different simulators) of the original Hodgkin–Huxley model and hundreds of models that apply the Hodgkin–Huxley model to other channels in many electrically excitable cell types.
Several articles about the stochastic version of the model and its link with the original one.

[[تصنيف:علوم عصبية حاسوبية]] [[تصنيف:قنوات أيونية]] [[تصنيف:فيزيولوجيا كهربائية]] [[تصنيف:أنظمة لاخطية]] [[تصنيف:صفحات بترجمات غير مراجعة]]