Προσομοίωση Νευρικών Κυττάρων Του Αμφιβληστροειδούς Με Εφαρμογές Στην Προσθετική Αμφιβληστροειδούς

Abstract

Το σχετικά νέο πεδίο της Προσθετικής του Αμφιβληστροειδούς (Retinal Prosthesis) έχει δώσει ελπίδεςστους ασθενείς που έχουν χάσει την όρασή τους από κάποια εκφυλιστική ασθένεια των φωτοϋποδοχέωντου αμφιβληστροειδούς. Η μέθοδος της Προσθετικής ενεργοποιεί κατάλληλα τα ηλεκτρόδια μιας συ-στοιχίας, ώστε να δημιουργήσει στον ασθενή την (ψευδ)αίσθηση της όρασης. Το εμφύτευμα διεγείρει ταγαγγλιακά κύτταρα του αμφιβληστροειδούς και δεν επιδρά στην υπόλοιπη υγιή νευρική συνδεσμολογίατου χιτώνα.Στην παρούσα διπλωματική εργασία, το ενδιαφέρον εστιάζεται σε μια κατηγορία νευρώνων πουσυνδέονται με τα γαγγλιακά κύτταρα και ονομάζονται Starburst Amacrine Cells (SACs). Τα κύτ-ταρα αυτά είναι υπεύθυνα για την κωδικοποίηση της κατεύθυνσης κίνησης του οπτικού ερεθίσματος καιίσως μπορούν να αποτελέσουν πρόσφορους στόχους διέγερσης ώστε να βελτιωθεί η ποιότητα της αντι-λαμβανόμενης όρασης, υπό συνθήκες κίνησης του οπτικού ερεθίσματος. Στόχος της εργασίας είναι ηδημιουργία ενός μοντέλου των SACs, το οποίο θα αποτελέσει πλατφόρμα για τον έλεγχο της παραπάνωυπόθεσης. Καταβάλλεται προσπάθεια, ώστε το μοντέλο να είναι όσο το δυνατόν πλήρες από δομικήςκαι βιοφυσικής άποψης. Για το σκοπό αυτό, το μοντέλο ενσωματώνει πληροφορία για τη γεωμετρικήκαι μορφολογική ιδιαιτερότητα (μέγεθος, σχήμα), αλλά και τα ιδιαίτερα βιοφυσικά χαρακτηριστικά (εξ-ειδικευμένοι τύποι ιοντικών καναλιών) των κυττάρων, όπως έχει προκύψει από πειραματικές μελέτες.Υπολογίζεται η απόκριση του μοντέλου σε κλασικές πειραματικές συνθήκες και συγκρίνεται με τηναντίστοιχη των πραγματικών κυττάρων. Επίσης, το μοντέλο ελέγχεται ως προς τη δυνατότητά του νααναπαράγει βασικές ιδιοτήτες των SACs, όπως η εμφάνιση ηλεκτρικής απομόνωσης γειτονικών δενδριτώνκαι η εμφάνιση προτιμητέας και μη προτιμητέας κατεύθυνσης. Οι παραπάνω έλεγχοι αποδεικνύουν πωςη απόκριση του μοντέλου πλησιάζει την απόκριση των πραγματικών κυττάρων ποιοτικά ή/και ποσοτικά.Το μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην έρευνα της Προσθετικής Αμφιβληστροειδούς, προσ-φέροντας μια υπολογιστική πλατφόρμα για τον έλεγχο του αποτελέσματος διαφορετικών σημάτωνδιέγερσης (ως προς το πλάτος, τη συχνότητα, το είδος της κυματομορφής) ως προς την επιλεκτικότηταδιέγερσης των SACs και τη μορφή της παραγόμενης απόκρισης. Με τον τρόπο αυτό, μπορεί να εξ-ακριβωθεί αν τα SACs μπορούν να αποτελέσουν στόχους διέγερσης σε εφαρμογές Προσθετικής τουΑμφιβληστροειδούς.