The Passive Cable Modeling and Simulating of the Axon With Matlab7.0.4/Simulink

Year 2010, Volume: 16 Issue: 3, 283 - 289, 01.03.2010

Özlem Coşkun Mesud Kahriman Selçuk Çömlekçi Suat Özkorucuklu

Abstract

In this study the electrical theory of excitation propagation in excitable cell was investigated. The basic principals of linear cable theory were given and general differential equations concerning excitable cells were derived. The passive cable model simulation of axon was made through the programme of MATLAB7.0.4/ Simulink. In order to reach the realistic model, which is one of the main targets of the study, two simplified and revised models were used. A realistic wave shape was produced in MATLAB7.0.4/Simulink as the action potential wave shape spreading in axon. As seen in the results, the more length increases in the values of minimum and maximum amplitude, the weaker. They are as expected in the simplified model. When the simulation results of the two simplified and revised models compared, in the output of the revised model the minimum amplitude is seen to decrease. In the revised model, an ideal capacity element which we recommend was found. However, the most crucial result is that this capacity shortens the hyperpolarization period.

Keywords

Axon model, Matlab/Simulink, Passive cable model.

Matlab7.0.4/Simulink ile Aksonun Pasif Kablo Modellemesi ve Simülasyonu

Abstract

Bu çalışmada uyarılabilir hücrelerde uyarı iletiminin elektriksel kuramı üzerinde durulmuştur. Pasif kablo teorisinin esaslarına yer verilmiş ve uyarılabilir hücreler ile ilgili genel diferansiyel denklemlerin türetilmesi yapılmıştır. Aksonun pasif kablo model simülasyonu, MATLAB7.0.4/Simulink programı ile gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ana hedeflerinden biri olan gerçekçi modele erişmek için, basitleştirilmiş ve revize edilmiş iki model kullanılmıştır. Aksonda yayılan aksiyon potansiyeli dalga şekli olarak, MATLAB7.0.4/Simulink'te gerçekçi dalga şekli üretilmiştir. Sonuçlardan görülmektedir ki; basitleştirilmiş modelde beklenildiği gibi minimum ve maksimum genlik değerlerinde, uzunluk arttıkça artan zayıflamaya neden olmaktadır. Basitleştirilmiş ve revize edilmiş iki modelin simülasyon sonuçları karşılaştırıldığında revize edilmiş model çıkışında, minimum genliğin azaldığı görülmektedir. Revize edilmiş modelde; önerdiğimiz, olması gereken bir kapasite elemanı bulunmuştur. Ama en önemli sonuç, bu kapasitenin hiperpolarizasyon süresini kısaltmasıdır.

Keywords

Akson model, Matlab/Simulink, Pasif kablo modeli.