Yazar "Ünsal, Hamza" seçeneğine göre listele

Listeleniyor 1 - 1 / 1
  • Küçük Resim
    Öğe
    Farklı nöron modellerinin Matlab tabanlı karşılaştırmalı simülasyonları ve yeni bir nöron modelinin geliştirilmesi
    (Kırıkkale Üniversitesi, 2018) Ünsal, Hamza; Yalçınkaya, Fikret
    Hücre zarındaki iyon değişim mekanizmasının matematiği ve nöron hücrelerinin dinamik davranış biçimlerini simüle etmek için farklı biyolojik nöron modelleri çeşitli birinci mertebeden diferansiyel denklemler kullanılarak ifade edilmiştir. Bu tez çalışmasında, Hodgkin-Huxley (HH), Morris-Lecar (ML), FitzHugh-Nagumo (FHN), Izhikevich (IZHI), Hindmarsh-Rose (HR) ve Adaptive Exponential Integrate Fire (AEIF) olmak üzere altı farklı nöron modelinin Matlab/Simulink ortamında benzetimi yapılmış, tartışılmış ve karşılaştırılmıştır. Mevcut nöron modellerine teorik bir katkı olması bakımından yeni bir nöron modeli sunulmuş ve Matlab/Simulink ortamında simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Hodgkin-Huxley (HH) - Morris-Lecar (ML) nöron modelleri iyon konsantrasyonlarının Aksiyon Potansiyeli (AP) üzerindeki etkileri açısından; IZHI, AEIF ve HR spiking modelleri ise beyin neokorteksinde oluşan zengin biyolojik nöron davranışlarını sergileme kabiliyetleri bakımından hangi nöronal davranışı ürettiği-hangi nöronal davranışı üretemediği açısından mukayese edilmişlerdir. HH denklemlerini matematiksel olarak daha kolay analiz edebilmek için türetilen FHN nöron modelinin ise elektro-fizyolojisi incelenip Matlab/Simulink sonuçları verilmiştir. HH modelinde Na? iyon konsantrasyonlarına bağlı değişimin Aksiyon Potansiyelinin genliğini ve depolarizasyon fazını, K? iyon konsantrasyonlarına bağlı değişimin de Aksiyon Potansiyelinin eşik ve hiper-polarizasyon fazını etkilediği gösterilmiştir. ML zar modelinde ise hücre içi ve hücre dışı Ca?² ve K? iyon konsantrasyonlarına bağlı değişimin AP'nin oluşum süresini, ateşleme zamanını, genliğini ve oluşum safhalarını etkilediği gösterilmiştir. IZHI, AEIF ve HR modellerinin Matlab/Simulink ortamında uygun parametreler seçilerek zengin biyolojik nöron davranışlarından hangilerini yapabildiği modellerin matematikleri kullanılarak çizilen blok diyagramlarının ürettiği grafiksel sonuçlar ile gösterilmiştir. Izhikevich modelinin sekiz farklı vuru türlerini gerçekleştirebildiği, AEIF modelinin sekiz farklı ateşleme örüntülerini üretebildiği, HR modelinin ise üç farklı dinamik nöron davranışı sergileyebildiği gösterilmiştir. Hangi durumda hangi modeli kullanmalı sorusunun cevabı; nöron modellerinin biyolojik özelliklerine, hesaplama verimliliğine ve uygulama maliyetine bağlıdır. Bu tez kapsamında yapılan simülasyonlar, nöron modellerinin kullanım alanları ile ilgili şu sonuçları üretmiştir: Farmakolojik deneylerde iyon konsantrasyonlarının AP üzerindeki bilinen etkisi ve inme-epilepsi-depresyon gibi önemli nörolojik rahatsızlıkların da iyon konsantrasyonlarındaki değişimler ile ilişkisi nedeniyle bu iki tür alan araştırmalarında kullanılmak üzere HH veya ML modelleri önerilebilir. Izhikevich modeli, sinir hücresinin gerçek davranışını yansıtabilmesi, farklı tipte vuruların üretilebilmesi ve daha geniş ölçekli beyin modellemelerinde kullanım uygunluğu sebebiyle tercih edilebilir. AEIF modelinin tercih edilmesinin en önemli nedeni ise az parametre ile zengin ateşleme örüntüleri oluşturabilmesidir. Daha az parametre ile daha az sayıda nöron davranışı üretebilir niteliğinden dolayı da HR modeli önerilir.