Un modelo matemático de potencial de acción espontáneo basado en la dinámica del ruido sináptico estocástico en células no neuronales
Autores: Mahapatra, Chitaranjan; Samuilik, Inna
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un modelo matemático de potencial de acción espontáneo basado en la dinámica del ruido sináptico estocástico en células no neuronales
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Modelo matemático
Ruido sináptico de fondo
Células no neuronales
Proceso estocástico de Ornstein-Uhlenbeck
Potenciales de acción espontáneos
Actividad eléctrica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Desarrollamos un modelo matemático para simular la dinámica del ruido sináptico de fondo en células no neuronales. Empleando el proceso estocástico de Ornstein-Uhlenbeck, representamos la conductancia sináptica excitatoria e la integramos en un modelo de célula completa para generar actividades eléctricas celulares espontáneas y evocadas. Este modelo de célula única abarca numerosos canales iónicos detallados biológicamente, representados por un conjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias en formalismos de Hodgkin-Huxley y Markov. En consecuencia, este enfoque indujo de manera efectiva despolarizaciones espontáneas irregulares (SDs) y potenciales de acción espontáneos (sAPs), similares a la actividad eléctrica observada in vitro. La resistencia de entrada disminuyó significativamente, mientras que la frecuencia de disparo de potenciales de acción espontáneos aumentó. Además, se observaron alteraciones en la capacidad para alcanzar el umbral del potencial de acción. La actividad sináptica de fondo puede modificar las características de entrada/salida de las células excitatorias no neuronales. Por lo tanto, suprimir estas actividades de base podría ayudar a identificar nuevos objetivos farmacológicos para diversas enfermedades clínicas.
Descripción
Desarrollamos un modelo matemático para simular la dinámica del ruido sináptico de fondo en células no neuronales. Empleando el proceso estocástico de Ornstein-Uhlenbeck, representamos la conductancia sináptica excitatoria e la integramos en un modelo de célula completa para generar actividades eléctricas celulares espontáneas y evocadas. Este modelo de célula única abarca numerosos canales iónicos detallados biológicamente, representados por un conjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias en formalismos de Hodgkin-Huxley y Markov. En consecuencia, este enfoque indujo de manera efectiva despolarizaciones espontáneas irregulares (SDs) y potenciales de acción espontáneos (sAPs), similares a la actividad eléctrica observada in vitro. La resistencia de entrada disminuyó significativamente, mientras que la frecuencia de disparo de potenciales de acción espontáneos aumentó. Además, se observaron alteraciones en la capacidad para alcanzar el umbral del potencial de acción. La actividad sináptica de fondo puede modificar las características de entrada/salida de las células excitatorias no neuronales. Por lo tanto, suprimir estas actividades de base podría ayudar a identificar nuevos objetivos farmacológicos para diversas enfermedades clínicas.