Morris Lecar nöronunda öz sinapsın ters kaotik rezonansa etkileri
Effects of autapse on inverse chaoti̇c resonance i̇n the Morris Lecar neuron model
- Tez No: 897635
- Danışmanlar: PROF. DR. ERGİN YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Nöroloji, Tıbbi Biyoloji, Electrical and Electronics Engineering, Neurology, Medical Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 85
Özet
Nöronlar, sinir sistemimizin temel yapı taşları olup, beyin fonksiyonlarının anlaşılması ve hastalıkların tedavisi için kritiktir. Hesaplamalı nörobilim ise sinirsel ağlar gibi disiplinlere, biyolojik olarak incelenen nöronlara,bunların fizyolojisine ve dinamiklerine odaklanan psikolojik bağlantılara ve canlıların öğrenme mekanizmalarına matematiksel modeller sağlar. Bu tez çalışmasında Morris-Lecar (ML) nöron modelinde kaotik aktiviteye bağlı olarak elektriksel, uyarıcı ve yasaklayıcı öz sinapsın ML nöronunun ateşleme davranışına etkileri incelenmektedir. Çalışma, farklı kaotik akım yoğunlukları altında, öz-sinaps iletkenlik ve iletim gecikmesi parametrelerinin ML nöronunun ortalama ateşleme frekansı (MFR) üzerindeki etkilerini analiz etmektedir. Bulgular, öz-sinapsız ML nöronunda kaotik aktivitenin düşük kaotik akım yoğunluğunda düzenli ateşlemeye neden olduğunu, orta yoğunlukta ateşlemeyi tamamen bastırdığını ve yüksek yoğunlukta aralıklı ateşleme ve susma davranışı sergileyerek Ters Kaotik Rezonans fenomenine kanıt niteliğindedir.Elektriksel öz-sinapsın MFR üzerindeki etkileri analiz edilmiş, düşük kaotik sinyal yoğunluğunda ortalama ateşleme frekansını artırıp azaltabileceği veya nöronu tamamen susturabileceğini; orta yoğunlukta nöronun susma ve ateşleme durumları arasında geçişler yaparak çoklu-ICR olgusunu sergilediğini; yüksek yoğunlukta ise nöronun minimum 5 Hz ateşleme frekansına sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Ayrıca, yasaklayıcı öz-sinapsların ters kaotik rezonans üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Zayıf kaotik akım yoğunluğunda, düşük öz sinaps zaman gecikmesi (τ) değerlerinde öz-sinapsın MFR üzerindeki etkisinin minimal olduğu, ancak τ arttıkça ve belirli öz sinaps iletkenliği (κ) değerlerinde nöronun ateşleme-susma örüntüleri sergileyerek Çoklu Ters Kaotik Rezonans olgusunu gösterdiği belirlenmiştir. ML nöronunu uyarıcı öz sinapsa sahip kabul ettiğimizde orta kaotik akım yoğunluğunda ve düşük κ değerlerinde nöron tamamen susarken, orta κ aralıklarında susma ve ateşleme paternleri gözlemlenmiştir. Yüksek kaotik akım yoğunluğunda, nöronun ateşleme frekansının 5.18-11 Hz. arasında değiştiği, ancak tam susmanın gerçekleşmediği gözlemlenmiştir. Öz sinapsın türünden bağımsız olarak Morris-Lecar nöronunu ateşlemeden susma durumuna susma durumundan ateşleme durumuna geçirebileceği ve öz sinaps parametrelerinin özel değerlerinde çoklu ters kaotik rezonans fenomenini tetiklediği gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Neurons are the fundamental building blocks of our nervous system and are critical for understanding brain functions and treating diseases. Computational neuroscience provides mathematical models for disciplines such as neural networks, biologically examined neurons,their physiology and dynamics, psychological connections, and learning mechanisms of living organisms. This thesis examines the effects of electrical, excitatory and inhibitory autapses on the firing behaviour of the Morris-Lecar (ML) neuron in the presence of chaotic activity. The study analyses the effects of autaptic conductance and autaptic time delay parameters on the mean firing rate (MFR) of the ML neuron under different chaotic current intensities. The obtained findings indicate that in the absence of autapse, low chaotic current intensity leads to regular firing, medium intensity completely suppresses firing and high intensity results in intermittent firing and quiescence, providing evidence for the phenomenon of inverse chaotic resonance.The effects of electrical autapse on MFR have been analyzed. Obtained results shows that at low chaotic signal intensity, the autapse can increase or decrease MFR or completely silence the neuron; at medium intensity, the neuron transit between quiescence and firing states, exhibiting a multi-ICR phenomenon; and at high intensity, the neuron maintains a minimum firing frequency of 5 Hz. Additionally, the effects of inhibitory autapse on inverse chaotic resonance have been examined. At low chaotic current intensity, the impact of the autapse on MFR is minimal at low τ values. However, as τ increases and within specific κ values, the neuron shows firing-quiescence patterns, indicating a multi-ICR phenomenon. When the ML neuron is considered to have an excitatory autapse, at medium chaotic current intensity, the neuron is completely quiescent at low κ values, while showing quiescence-firing patterns at medium κ ranges. At high chaotic current intensity, the firing frequency of the neuron varies between 5.18-11 Hz, but complete quiescence does not occur. Regardless of the type of autapse, it can switch the Morris-Lecar neuron from firing to quiescence and from quiescence to firing, and under specific parameter values, it can trigger multiple inverse chaotic resonances.
Benzer Tezler
- Arkaplan sinaptik bombardımanın morris-lecar Tip-I nöronların zayıf sinyal kodlama performansına etkileri
Impacts of background synaptic bombardment on the weak signal coding performance of morris-lecar Type-I neurons
BURAK EYÜP BOZKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBartın ÜniversitesiAkıllı Mühendislik Sistemleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ VELİ BAYSAL
- Biyolojik nöron modellerinin elektronik donanımlarının incelenmesi
Investigation of the electronic hardware of biological neuron models
NİMET DAHASERT
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECAİ KILIÇ
- Nöronal chimera: biyolojik osilatör popülasyonlarında spontan simetri kırılımının incelenmesi
Neuronal chimera: investigation of spontaneous symmetry breaking in biological oscillator populations
ALİ ÇALIM
Doktora
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET UZUNTARLA
- Farklı nöron modellerinin Matlab tabanlı karşılaştırmalı simülasyonları ve yeni bir nöron modelinin geliştirilmesi
Matlab based comparative simulations of different models of a neuron and the development of a novel neuron model
HAMZA ÜNSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FİKRET YALÇINKAYA
- Merkezi desen üreteçlerinin programlanabilir platformlarda gerçekleştirilmesi
Application of central pattern generators on programmable platforms
OĞUZHAN AĞIRBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENİS GÜNAY