تحریک پذیری پایانه های آکسونی در تحریک خارج سلولی: بررسی تاثیر مشخصات هندسی پایانه ها

هدف: تحریک ­الکتریکی سیستم اعصاب مرکزی، اجزای نورونی مختلفی را تحت تاثیر قرار می دهد. 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 اولیه 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 پایانه آکسونی بررسی شد. روش: به این منظور، اثر ویژگی­ های مختلف هندسی پایانه آکسونی، نظیر پایان یافتن فیبر در محل پایانه، شاخه ­بندی پایانه، وجود زایده­های سیناپسی مخروطی شکل و برجستگی در محل­ شاخه­ شدن آکسون بر تحریک­ پذیری آن (در مقایسه با سایر بخش­های آکسون) بررسی شد و حساسیت آستانه تحریک به این ویژگی­ها به دست آمد. یافته ­ها: نتایج این شبیه­ سازی­ها نشان داد که انتهای فیبر عصبی تحریک­پذیرتر از بخش های میانی آن است. برآمدگی­ های پایانه آکسون نیز باعث افزایش تحریک­ پذیری می ­شود و آستانه تحریک کاتدی را تا ۳۴ درصد و آستانه تحریک آندی را تا ۵/۷ 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 آستانه تحریک کاتدی تا ۲۸درصد و از آستانه تحریک آندی تا ۷۸ 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.

Keywords:

Anodic Stimulation , Axon Terminal , Cathodic Stimulation , Geometric Properties Of Axon Terminal , Current Threshold Pattern , الگوی جریان آستانه , پایانه آکسونی , تحریک آندی , تحریک کاتدی , مشخصات هندسی پایانه آکسون