سمينار کارشناسي ارشد- مدل سازي سيستمهاي بيولوژيکي

بررسی مکانیزم سیستم عصبی محیطی بر لرزش دانشکده – مهندسی پزشکی سمينار کارشناسي ارشد- مدل سازي سيستمهاي بيولوژيکي • استاد مربوطه: • جناب دکتر توحيدخواه • دانشجو: • سحر رضایی منش

فهرست مطالب • مقدمه • مدل عصبی-عضلانی • حلقه های رفلکسی • مدل تاندون گلژی • مدل دوک عضلانی • مدل سلول Renshaw • بررسی اثر حلقه تاندون گلژی بر لرزش • بررسی اثر حلقه Spindle بر لرزش • بررسی اثر حلقه سلول Renshaw برزش • نتیجه گیری • پیشنهاد

مقدمه: کنترل حرکتی (Motor control):اصطلاحی است که برای کنترل حرکات اندام های بدناستفاده می شود. سیستم حرکت بدن 2 جزء اصلی دارد:محرک ها و عضلات عضلات به 2 دسته صاف و اسکلتی تقسیم می شوند حرکت عضلات:ارادی / غیر ارادی /نیمه ارادی

مقدمه: استراتژي هاي کنترل حرکتي ديدگاه Prepheralistها اين افراد بيشتر روي حس هاي انسان تاکيد داشتند. نقش سنسورها را اساسي مي ديدند و کنترل با فيدبک را معيار قرار مي دادند ديدگاه Centralistها اين گروه، حرکات را بيشتر به صورت مدار باز درنظر مي گرفتند و حرکات را ناشي از فرمان CNSمي دانستند

مقدمه: کنترل حرکت : کنترل محیطی که تحت کنترل سیستم عصبی محیطی(PNS)است نقش و اهمیت محرک ها،گیرنده ها و پیام های حسی و حلقه های رفلکسی مطرح است. کنترل مرکزی که تحت کنترل سیستم عصبیمرکزی(CNS)است نقش بخش هایی از سیستم عصبی مرکزی به ویژهقشر مغز،مخچه وعقده های قاعده ای حایز اهمیت است.

بر لرزشPNSهدف: بررسی اثر مکانیزم :PNS اعصاب آوران و اعصاب وابران لرزش(Tremor):هر نوع حرکت غیر ارادی و تقریبا ریتمیک در قسمتی از بدن انسان. Tremor: فیزیولوژیکیو پاتولوژیکی. :

مدل عصبی-عضلانی اهمیت مدل: tremor نیاز به استفاده از مدل های ریاضی و سیستماتیک برای بررسی Neuromusculoskeletal Modelبلوک دیاگرام :neuro نشانگر سیستم عصبیمحیطی :musculo نمایشگر مدل عضله : skeletal دینامیک استخوان بندی بدننمایش

مدل عصبی-عضلانی دینامیک فعال سازی: وقتی یک تحریک عصبی به عضله اعمال می شود فعال شده و یا تعداد مشخصی از واحدهای حرکتی در فیبرهای عضلانی را به اختیار خود می گیرد مدلسازی عضله: مدل هیل برای عضله درنظر گرفته شده است دینامیک انقباض عضله: سه عنصر اصلی در مدل هیل: (PE 3- عنصر موازی((SE)) 2- عنصر سریCE1- عنصر انقباضی(

مدل عصبی-عضلانی مدلسازی دینامیک اسکلتی: مدل تک مفصلی برای مچ دست

حلقه های رفلکسی یک سری از مدارهای نخاع هستند که حلقه بسته بودهواراده درآن ها نقشی ندارد رفلکس ها جزو حرکات غیر ارادی می باشند. پارامترهای کلیدی در بررسی مکانیزم سیستم عصبی محیطی بر لرزش: Spindle1-حلقه فیدبکی ارگان 2-حلقه فیدبکی ارگان تاندون گلژی Renshaw 3-حلقه فیدبکی سلول

حلقه های رفلکسی (Muscle Spindle)دوک عضلانی گیرنده های حسی درعضله هستند که نقش سنسور موقعیت را دارد .llو la دو عصب خارج می شود: spindleاز به تغییرات در طول ll حاوی اطلاعات طول و سرعت عضله باهم است و la عضله پاسخ می دهد

حلقه های رفلکسی )Golgi Tendonتاندون گلژی( گیرنده حسی است که بصورت سری با عضله است و نقش سنسور نیروی عضله را دارد است lbفیبر سنسوری تاندون گلژی

حلقه های رفلکسی :Renshawسلول هستند وSpinal Cordسلول های مهاری در ماده خاکستری دارای مکانیزم فیدبک منفی بر هستندα نرون های حرکتی

مدل تاندون گلژی دینامیک تاندون گلژی با تابع تبدیل زیر مدل می شود بهره حلقه بسته ارگان گلژی =Gg

مدل دوک عضلانی MacMahon بر اساس کار spindleمدل درنظر گرفته شده برای ارگان یک رابطه غیرخطی بصورت زیر است: laپاسخ عصب =Us =بهره حلقه Gs سرعت کششر =Vs spindle=طول ارگان Ls 0.5=C1 = 1C2 1 mm=Lso

Renshawمدل سلول Windhorstمدل درنظر گرفته شده برای این سلول بر اساس کار با تابع تبدیل زیر نشان داده می شود: =بهره استاتیک حلقهGr pps(نرخ آتش موتور نرون)=35 rm

بر لرزش spindleبررسی اثر حلقه فیدبکی ارگان سیستم ناپایدار شده Gsبا افزایش بهره و حرکات لرزشی شروع می شود با تغییر بهره فرکانس لرزش ثابت(5هرتز) اما دامنه افزایش می یابد و وقتی که بهره به مقدار خاصی رسید دامنه هم ثابت می شود.

بر لرزشSpindle بررسی اثر حلقه فیدبکی :MacMahon .وجود یک بار ساکن بر عضله سبب فرونشاندن لرزش می شود است:spindleدر لرزش محیطی که ناشی از اثر ارگان افزورن یک بار ساکن حدود 3برابر وزن مچ دست=کاهش دامنه و فرکانس لرزش.

بررسی اثر حلقه فیدبکی ارگان تاندون گلژی بر لرزش 2- نیروی تولیدی عضله هم افت می کند که علت آن کارکرد حلقه فیدبک منفی ارگان تاندون گلژی است اگریک نیروی گشتاور خارجی به مچ افزوده شود: 1-دامنه لرزش کاهش اما فرکانس افزایش می یابد

بر لرزشRenshawبررسی اثر حلقه فیدبکی سلول از 0.1 Grبا افزایش مقدار بهره به 0.5 دامنه لرزش بسیار کاهش می یابد فیدبک منفی این سلول می تواند باعث توقف لرزش شود

بر لرزشRenshawبررسی اثر حلقه فیدبکی سلول در سال 1984MacMahon تاخیر در حلقه فیدبک منفی ایجاد نوسان می کند با افزایش بهره به 1 و بررسی در بازه زمانی کوچک لرزش در فرکانس 48 هرتز مشاهده می شود.

نتیجه گیری: 1- دینامیک حلقه ارگان spindle می تواند علت تولید لرزش در بیماری پارکینسون باشد و بهره حلقه نقش پارامتر کلیدی را دارد. 2- دینامیک فیدبک منفی سلول renshaw می تواند لرزش ناشی از دینامیک حلقه ارگان spindle را کاهش دهد. 3- نتایج شبیه سازی شده تایید می کند که بار ساکن افزوده شده به مچ دست می تواند باعث توقف لرزش شود 4- دینامیک فیدبک منفی سلول renshaw می تواند لرزش را در فرکانس های بالا ایجاد کند.

پیشنهاد: با Spindleبرای بررسی های بیشتر و دقیق تر می توان از مدل ارگان جزئیات بیشتر استفاده نمود

با تشکر از توجه شما

سمينار کارشناسي ارشد- مدل سازي سيستم­هاي بيولوژيکي