چکیده
زمینه. بیماری پارکینسون یک اختلال عصبی است که در اثر اختلال در عملکرد هستههای قاعدهای و بهویژه جسم سیاه و کاهش سطوح دوپامین در مدارهای عصبی این بخش ایجاد میشود.
روش‌کار. در این مقاله برای بررسی تاثیر تحریک اپتوژنتیک در سیستمهای عصبی پارکینسونی برای اولین بار مدل کامل BG (شامل تمامی نورونهای موثر) برای شبیهسازی نورونهای هسته های قاعدهای انتخاب شده و برای بیماری پارکینسون و اعمال تحریک اپتوژنتیک سه و چهار حالته توسعه داده شدهاست. برای این منظور، اپسینهای ChETA، ChRwtوNpHR به دو حالت تحریک سه و چهار حالته و شرایط تحریک مختلف به ازای پارامترهای مختلف در مدل BG مورد بررسی قرار گرفتهاست.
یافته‌ها. برای راستی آزمایی مدل توسعه یافته، نتایج به دست آمده با نتایج مطالعات آزمایشگاهی مقایسه شده است. میزان مطابقت به ازای شرایط مختلف تحریک و ژنهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. برای ارزیابی عملکرد مدل BG برای هر ژن در شرایط تحریک سه و چهارحالته با مقادیر مختلف پارامترها شاخص خطا محاسبه شده و شرایط تحریکی که شاخص خطا برابر با صفر را ایجاد کرده اند به عنوان شرایط بهینه معرفی شدهاست. براساس نتایج بدست آمده، فرکانسهای 20 و 200 هرتز در مدل چهار حالته ChRwt و فرکانس 80 هرتز در مدل سه حالته ChETA به عنوان ژنها، فرکانسها و مدلهای بهینه معرفی شدهاند.
نتیجه‌گیری. پاسخ نورونهای GPe با نتایج آزمایشگاهی مطابقت داشته و پاسخ دیگر نورونها نیز مشابه با پاسخ نورونهایGPe میباشد. در شرایط بهینه، نورونهای STN ورودی تحریکی و نورونهای GPe ورودی مهاری مناسب به GPi اعمال میکنند و نورونهای GPi قادر به اعمال ورودی مهاری مناسب به TH شده و در نتیجه عملکرد آن بهبود یافته و اثرات پاتولوژیکی بیماری پارکینسون از بین میرود.
پیامدهای عملی. در این پژوهش سعی شدهاست که با تحریک اپتوژنتیک با انتخاب اپسینهای مناسب عملکرد هسته های قاعدهای را بهبود داده و علائم پاتولوژیکی بیماری پارکینسون را از بین برد.