דוגמנות מהירה סריקה מחזורית Voltammetry נתונים מ חשמלית חשמלית דופמין ניטור נתונים באמצעות QNsim1.0
June 5th, 2017
במהירות voltammetry מחזורית לסרוק יכול לפקח על וירו דופאמין נוירוטרנסמינציה בהקשר של סמים, מחלות, מניפולציות ניסיוניות אחרות. עבודה זו מתארת את יישום QNsim1.0, תוכנה לעיצוב תגובות דופמין מגורה חשמלית על פי המודל הנוירוביולוגי כמותי לכמת הערכות של שחרור דופאמין ודינמיקה reuptake.
המטרה הכוללת של תוכנה זו היא להעריך את הקינטיקה של הולכה עצבית של דופמין מגורה חשמלית מנתוני הוולטמטריה המחזורית הניסיונית. שיטה זו יכולה להקל על עיצובי מחקר כדי לעזור לענות על שאלות מפתח לגבי הולכה עצבית של דופמין, כגון כיצד הולכה עצבית של דופמין סטריאטלי מעוררת חשמלית משתנה על ידי התרופות ומצבי המחלה. היתרון העיקרי של תוכנה זו הוא שהיא מספקת פלטפורמה ידידותית למשתמש למידול נתוני וולטמטריה ניסיוניים באמצעות מסגרת נוירוביולוגית כמותית.
בהליך זה, הורד QNsim1.0. zip וחלץ אותו לספרייה הרצויה. לאחר מכן, הכינו את נתוני תגובת הדופמין המעוררים למידול על ידי ארגון גיליון אלקטרוני שבו כל עמודה מכילה תגובת דופמין זמנית שהומרה לריכוז דופמין מיקרומולרי, ושמרו קובץ זה באותה ספרייה כמו קבצי התוכנית.
לאחר מכן, פתח את תוכנת התכנות, נווט לספריית QNsim1.0 בחלון התיקיה הנוכחי ופתח את הקובץ שכותרתו Initialization.m. לאחר מכן לחץ על הפעלה כדי להפעיל את מסך האתחול. כדי להתחיל פרוייקט חדש, תחת המקטע פרוייקט חדש, הקלד את שם קובץ הגיליון האלקטרוני המכיל את נתוני תגובת הדופמין עבור הפרוייקט בתיבת הטקסט קובץ נתוני דופמין.
גיליון אלקטרוני זה מכיל שלוש תגובות משני מחקרים, אחד שנאסף בסטריאטום הגבי ואחד שנאסף בגרעין האקומבנס. לצד זמן סימולציה, הזן את נקודות הזמן המתאימות להתחלה ולסיום של איסוף הנתונים ביחס לתחילת הגירוי. עבור נתוני המדגם, ישנן תגובות עם מרווח של 5 שניות לפני הגירוי ו-35 שניות של איסוף נתונים לאחר תחילת הגירוי.
לאחר מכן, הזן את מספר התגובות בכל מחקר ליד תיבת הטקסט המתאימה. לצד מרווח הדגימה, הזן את מרווח דגימת הנתונים הניסיוני בשניות, שהיה כל 0.1 שניות עבור הנתונים שלנו. לאחר מכן, לצד שמירה בשם, ציין את שם הקובץ, כולל סוג הקובץ שבו יש לשמור את הפרוייקט.
לחץ על צור פרויקט חדש כדי להפעיל את חלון הסימולטור. לחלופין, כדי להמשיך פרויקט קודם, במקטע המשך פרויקט קודם בחלון האתחול, הזן את שם קובץ הנקודה של פרויקט שהתחיל בעבר. לאחר מכן, לחץ על טען פרויקט קיים כדי להפעיל את חלון הסימולטור.
בהליך זה, בחר את תגובת הדופמין הניסיונית לסימולציה על ידי הזנת מספר המחקר, מספר התגובה ומשך הגירוי בתיבות הטקסט המתאימות. לחץ על מקש Enter או לחץ על סימולציה כדי להתחיל בתהליך הסימולציה, שיוצר שלושה גרפים המכילים נתונים ניסיוניים, נתונים מדומים ונתונים מדומים שאינם לוקחים בחשבון שחרור דופמין לאחר גירוי. כדי לדגמן את תגובות הדופמין הניסיוניות, התאם את פרמטרי המצב היציב של דלתא DAR, דלתא DAR טאו ו-DAR הקשורים לשחרור דופמין כך שיתאימו למשרעת הגירוי.
לאחר מכן כוונן את הטיית ה-VMAX, KM הראשונית, דלתא KM, KM. לאחר מכן התאם את הפרמטרים של VMAX, KM ראשוני, דלתא KM, הטיית KM ו-K הקשורים לספיגה חוזרת של דופמין כך שבלוח A הנתונים המדומים מתקרבים לצורת השלב העולה של נתוני הניסוי והסימולציה ללא מעקב אחר שחרור לאחר גירוי נמוכה ממעקב הנתונים הניסיוניים עבור כל נקודות הזמן שלאחר הגירוי. גישת מידול זו היא תהליך איטרטיבי של התאמת פרמטרים של מודל.
לפיכך, סביר להניח שיהיה צורך לשנות את פרמטרי שחרור ה-DA כך שיתאימו לצורת השלב העולה. לאחר מכן התאם את הפרמטרים XR, tau R ו-M הקשורים לשחרור דופמין לאחר גירוי כך שהנתונים המדומים מקרבים את נתוני הניסוי בגרף דופמין לעומת זמן. על מנת לאמת את הדיוק של פרמטרי הסימולציה, חשוב לוודא שאותה קבוצה של פרמטרים של שחרור וקליטה חוזרת של גירוי יכולה להעריך תגובות ניסיוניות למשכי גירוי שונים מאותו אתר דגימה.
לאחר שקבוצת פרמטרים מדגמנת מקרוב את נתוני הניסוי, לחץ על שמור פרמטרים, אשר ישמור את קבוצת הפרמטרים עבור התגובה הנתונה לקובץ dot mat עבור הפרויקט. במידת הצורך, טען פרמטרים שנשמרו בעבר עבור תגובה מסוימת על ידי לחיצה על טען פרמטרים. ודא שמספר המחקר ומספר התגובה המתאימים מוזנים בתיבות הטקסט המתאימות.
כדי לייצא את הפרמטרים שנשמרו, בתיבת הטקסט שליד הלחצן Export Parameters הקלד את שם הקובץ ולחץ על Export Parameters כדי לייצא קובץ טקסט עם כל הפרמטרים של ההדמיות. תוחם את התאים ב- Excel לפי רווחים כדי להציג נתונים אלה בתבנית טבלה. הגרף השמאלי והימני שמוצג כאן מתארים את הסימולציות בנתוני ניסוי שנאספו בסטריאטום הגבי ובגרעין האקומבנס בהתאמה.
שני האזורים מציגים בדרך כלל צורות תגובה שונות עם צורות עולות קעורות בסטריאטום הגבי וצורות עולות קמורות בגרעין האקומבנס. למרות שיש שונות בצורות התגובה ובמשרעות, אפילו בתוך אזור נתון, ניתן לעצב את שתי צורות התגובה עם כמה הבדלים ופרמטרים בולטים. באופן כללי, VMAX נמוך יותר, והטיית KM נמוכה בהרבה בגרעין האקומבנס, בהשוואה לסטריאטום הגבי.
בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור להיות שיטתי בגישה שלך על ידי מזעור הערכות של פרמטרים של שחרור דופמין וספיגה חוזרת ואימות פרמטרים על תגובות ניסיוניות מרובות מאותו אתר דגימה. לאחר צפייה בסרטון זה, אתם אמורים להבין היטב כיצד למדל את תגובות הדופמין המעוררות על מנת להעריך את הקינטיקה של הולכה עצבית של דופמין מגורה חשמלית בסטריאטום.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
סקירה
מאמר זה דן בשימוש בתוכנת QNsim1.0 למודל של דינמיקה של העברת דופמין עצבית באמצעות וולטמטריה מחזורית בסריקה מהירה. הוא מטרתו לשפר את ההבנה כיצד תגובות דופמין מושפעות על ידי תרופות שונות ומצבי מחלה.
מרכיבי מחקר עיקריים
תחום המדע
- מדעי המוח
- אלקטרופיזיולוגיה
- פרמקולוגיה
רקע
- העברה עצבית של דופמין ממלאת תפקיד מכריע בפונקציות שונות של המוח.
- וולטמטריה מחזורית בסריקה מהירה היא טכניקה המשמשת למדידת רמות דופמין in vivo.
- הבנת דינמיקה של דופמין יכולה לספק אסטרטגיות טיפוליות להפרעות נוירולוגיות.
- QNsim1.0 מספק מסגרת לניתוח נתוני ניסויים.
מטרת המחקר
- להעריך את הקינטיקה של העברת דופמין מגורה חשמלית.
- להקל על תכנון מחקרים הדנים בשאלות מרכזיות לגבי תפקיד הדופמין בבריאות ובמחלות.
- לספק פלטפורמה ידידותית למשתמש להדמיית נתוני וולטמטריה.
שיטות ששימשו
- הורדה וחילוץ תוכנת QNsim1.0.
- הכנת נתוני תגובת דופמין בפורמט של גיליון אלקטרוני.
- המרת תגובות דופמין זמניות לריכוזים מיקרו-מולאריים.
- שמירת קובץ הנתונים באותו ספרייט כמו קובצי התוכנה.
תוצאות עיקריות
- QNsim1.0 מאפשרת הדמיה מדויקת של דינמיקה של שחרור וספיגה מחדש של דופמין.
- התוכנה משפרת את הניתוח של האופן שבו תרופות ומחלות משנו את העברת הדופמין העצבית.
- מאפשרת הבנה טובה יותר של המנגנונים הנוירוביולוגיים המעורבים.
- מספקת כלי חשוב לחוקרים במדעי המוח ובפרמקולוגיה.
מסקנות
- QNsim1.0 הוא כלי יעיל לחקר העברת דופמין עצבית.
- הוא תומך בחוקרים בחקירת ההשפעה של גורמים שונים על הדינמיקה של דופמין.
- התוכנה תורמת לקידום הידע בנוירוביולוגיה ובתחומים קשורים.
