The role of calcium dynamics in brain energy metabolism
Beyin-enerji metabolizmasında kalsiyum dinamiğinin rolü
- Tez No: 152406
- Danışmanlar: PROF.DR. KUTLU ÜLGEN, Y.DOÇ.DR. ATA AKIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2004
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
ÖZET BEYİN ENERJİ METABOLİZMASINDAN KALSİYUM DİNAMİĞİNİN ROLÜ İşlevsel görüntüleme teknikleri, kan akışı ve enerji metabolizmasındaki değişiklikleri görüntüleyebilmesi açısından, beyin aktivasyonu ile ilgili çalışmalarda önemli bir rol oynamaktadır. İşlevsel beyin görüntüleme verilerini daha iyi yorumlamak için, elektriksel aktivite, enerji metabolizması ve hemodinamiğini birbirine bağlayabilecek bir model oluşturulmuştur. Bu yeni model, beyin hemodinamiğini, iyonik akımları, glikolizi, oksijenli solunumu ve beyin-damar değişimlerini bir sistem içinde toplamıştır. Bu noktada hücre içerisinde hemen hemen her olayda rol aldığı göz önüne alınarak, kalsiyum dinamiği de sisteme ilave edilmiştir. Kalsiyum dinamiğindeki bozulmaların Alzheimer hastalığı ile ilişkili olabileceği yönündeki bilgiler ışığında, elde edilen model ile bu hastalığın BOLD sinyali üzerindeki etkisi de araştırılmıştır. Bu tezin amacı, işlevsel görüntülemenin biyokimyasal ve fizyolojik öneminin anlaşılmasını sağlayacak bir model elde etmek ve bu modeli BOLD sinyali gibi ölçülebilir parametrelerle ilişkilendirmektir. Sisteme kalsiyum dinamiğinin de etkilenmesi sonucu görülmüştür ki hem BOLD sinyali hem de metabolit profilleri literatürdeki deneysel verilerle tutarlı, salınımlı davranışlar sergilemişlerdir. Alzheimer hastalığındaki değişimleri incelemek üzere, serebral kan dolaşımı artışını azalttığımızda ise BOLD sinyali eksi bölgede kalmış; bu sonuç bastırılmış sinirsel aktivite olarak yorumlanmıştır. Sonuç olarak, deneysel verilerle tutarlılığı göz önüne alınarak, oluşturulan modelin başarılı olduğu söylenebilir.
Özet (Çeviri)
IV ABSTRACT THE ROLE OF CALCIUM DYNAMICS IN BRAIN ENERGY METABOLISM Functional imaging techniques play a major role in the study of brain activation by monitoring the changes in blood flow and energy metabolism. In order to interpret functional neuroimaging data better, the existing mathematical models describing the links that may exist between electrical activity, energy metabolism and hemodynamics in literature are thoroughly analyzed for their advantages and disadvantages in terms of their prediction of available experimental data. Then, these models are combined within a single model that includes membrane ionic currents, glycolysis, mitochondrial activity, exchanges through the blood-brain barrier, as well as brain hemodynamics. Particular attention is paid to the transport and storage of calcium ions in neurons since calcium is not only an important molecule for signaling in neurons, it is also essential for memory storage. Multiple efforts has underlined importance of calcium dependent cellular processes in the biochemical characterization of Alzheimer's disease, suggesting that abnormalities in calcium homeostasis might be involved in the pathophysiology of the disease. The ultimate goal of this study is to formulate hypotheses about the physiological or biochemical significance of functional neuroimaging and to model the progression of Alzheimer's disease and to couple it to measurable physiological parameters in the time course of the modeled blood-oxygenation-level-dependent (BOLD) signal, which might improve the chances of early diagnosis as well as proposing novel drugs in the treatment stages. When calcium dynamics are included in the model, both BOLD signal and metabolite concentration profiles exhibit an oscillatory behaviour in consistent with the experimental data found in literature. In the case of Alzheimer's disease, the effect of halved cerebral blood flow increase results in a negative BOLD signal implying suppressed neural activity.
Benzer Tezler
- Sinirileticilerin etkisinin matematiksel modellenmesi: Orta boy dikensi hücrelere dopaminin etkisi
Modelling the effect of neurotransmitters: Effect of dopamine on medium spiny neurons
RAHMİ ELİBOL
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ. DR. NESLİHAN SERAP ŞENGÖR
- Aort kapağı kan akımının katı-sıvı etkileşim yöntemiyle sayısal incelenmesi
Numerical investigation of the aortic valve blood flow using fluid-structure approach
ARMİN AMİNDARİ
Doktora
Türkçe
2022
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR KIRKKÖPRÜ
- Hepatoselüler karsinoma hücre hatlarının fenotipik farklılaşmasında hücre içi kalsiyumun işlevi
Role of intracellular calcium on phenotypic differentiation of hepatocellular carcinoma cell lines
BİLGE KARAÇİÇEK
Doktora
Türkçe
2017
BiyoteknolojiEge ÜniversitesiKök Hücre Ana Bilim Dalı
DOÇ. YASEMİN ERAÇ
PROF. METİNER TOSUN
- Farklı kültür hücrelerinde agonist uyarımı ile oluşan kalsiyum salınımının ileri yöntemlerle incelenmesi
Investigation of agonist induced calcium release with advanced methods in different cell lines
FİGEN ÇİÇEK
- Tracking of intracellular calcium signals for segregation of single-cells
Tek hücre kümelenmesinde intersellüler kalsiyum sinyallerinin takibi
MÜGE ATIŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
BiyofizikKoç ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HALİL BAYRAKTAR