Kurbağa siyatik sinirinde bileşik aksiyon potansiyelinin gözlenmesi ve aksiyon potansiyeli biçiminin türev ve integral analizi

Abstract

ÖZET Bu çalışmada, izole sinir liflerinde bileşik aksiyon potansiyellerin (BAP) türev ve integralleri deneysel olarak çalışılmış ve sonuçlan bilgisayar simülasyon programı ile karşılaştırılarak yorumlanmıştır. Deneyler oda sıcaklığında 20 kurbağa siyatik siniri üzerinde yapılmış, eşik uyaran-puls süresi eğrisi çizilmiştir. Ampirik Ieşjk =(a/At)+b şeklinde tanımlanan eşitliği sınamak için reobaza göre bağıl uyaran şiddetinin (l/At) ye göre değişim eğrileri çizdirilmiş, ve 20 örneğin her birinde B= [l^Jb]^ (l/At) ilişkisinin doğrusal olduğu görülmüştür. Şiddet-süre ilişkisine ait teorik bir tartışmanın ürünü olan ln(B/(B-l))=At/T eşitliği de benzer bir sınamaya tabi tutulmuştur ve ln(B/(B-l)) nin puis süresine göre değişim eğrilerinin de doğrusal olduğu görülmüştür. Doğruların eğimlerinin tersi bir sinir için karakteristik t zaman sabitini vermektedir ve 20 deney için zaman sabiti ortalaması x=0.371± 0.062 ms dir. Değişik uyaran şiddetlerine karşılık bileşik aksiyon potansiyeli genlikleri gözlenmiş, uyaran şiddetinin artmasıyla BAP genliğinin arttığı ve asimtotik olarak doygunluğa ulaştığı görülmüştür. Her bir deney gurubu için iletim hızı tayini yapılmış, bütün deneyler için en hızlı ileten liflerin iletim hız ortalaması 23.2 + 3.4 m/s olarak bulunmuştur. Farklı uzaklıklardan kaydedilen BAP'lerin zamana göre hem analog hem de digital yöntemle türevleri alınmış, türev maksimumlannm uyarma yerinden uzaklıkla azaldığı görülmüştür. Bu azalmanın doğrusal yaklaşıma uyup uymadığım sınamak için regresyon doğrulan çizdirilmiş, doğru denklemleri ve korelasyon katsayılan bulunarak azalmanın doğrusal olduğu saptanmıştır. Farklı uzaklıklardan kaydedilen BAP'lerin yine hem analog hem de digital integralleri alınmıştır. Eğri maksimumlannm yine doğrusal yaklaşımla uzaklığa göre regresyon eğrileri çizdirilmiş ve doğruların denklemleri ile korelasyon katsayılan bulunmuştur. İstatistiksel analiz, uzaklıkla integral maksimumlanndaki azalmanın doğrusal yaklaşıma tam uymadığını göstermiştir. ivHer bir lifin ayrı iletim hızına sahip olduğu varsayılarak, BAP nin hem kendisinin hem de türev ve integralinin uzaklıkla nasıl değiştiğini görmek üzere bilgisayarda simülasyon programı geliştirilmiştir. Simülasyon programı BAP nin gerek kendisinin gerekse türev ve integralinin maksimumlannm uzaklıkla azaldığım, bağıl azalmanın iletim hızındaki standart sapma ile arttığım göstermiştir. Simülasyon eğrilerinden yararlanılarak, türev maksimumlannm uzaklıkla bağıl olarak değişim eğrileri dört ayrı standart sapma için çizdirilmişdir. (a/c) yi dağılım faktörü olarak adlandırarak, bağıl türev maksimumlanmn dağılım faktörüne göre eğrileri çizilmiş, ve m = 0-1.06(cj/c) kalibrasyon denklemi elde edilmiştir. Kalibrasyon eğrisinden yararlanılarak 20 sinir için (a /c) dağılım faktörü belirlenmiş, kurbağa siyatik siniri için hız dağılım faktörü ortalaması (a /c) = 0.17 dolaylarında bulunmuştur.

SUMMARY In this work, the derivatives and the integrals of the compound actions potentials (CAP) in isolated nerve trunks were studied experimentally and the results were compared and interpreted by computer simulations. Experiments carried out on 20 frog sciatic nerves at room temperature and the strength-duration curves were plotted. In order to test the empirical equation Ifcreaoid^a/At^b vs. (1/At), stimulus thresholds relative to rheobase vs. pulse durations were plotted and it was shown that the B=[Ifreshold/b)=f(l/At) curves were linear for 20 experiments. The equation In (B/(B-l))=At/x derived from a theoretical discussion was also tested. Here again we found that In (B/(B-1)) was linearly related to pulse duration. The slope gives the time constant for a particular nerve trunk. The average time constant (t) for 20 experiment was 0.371±0.062 ms. It was observed that the amplitudes of CAP increased with stimulus intensity reaching asymptotically to a saturation value. For each nerve trunk conduction velocities for fast conductive fibers were measured. Average conduction velocity was found as 23.2±3.4 m/s. Analog and digital derivatives of CAPs versus time recorded from different distances. We found that the maximum values of derivatives decreased as the distances increased. Statistical analysis showed that this decrease versus distance was linear significantly and linear correlation coefficients and the equations for the regression lines were determined for all twenty experiments. Analog and digital integrals of CAPs were also recorded from different distances, and the plots of the integral maximums vs. distance showed a decreasing tendency. Assuming a linear approximation, correlation coefficients and the equations for the regression lines were calculated but the statistical analysis showed that the linear approximation was not so significant. VIAssuming each nerve fiber having different predetermined velocity, we developed a computer simulation to show how the maximums of the derivatives and the integrals of the CAPs decreases vs. distances. Simulation curves showed that the relative decrement in the amplitudes of CAPs, its derivatives and integrals rises as the standard deviation of the conduction velocity increases. By using simulation curves, relative maximum values of derivatives vs. distances were plotted for different standard deviations. With the definition ct/c as dispersion factor, the relative maximums of derivatives vs. dispersion factor was plotted and a calibration curve defined as m=0-1.06(c/c) was determined by linear approximation. By using this calibration equation, (a/c) has been determined for 20 sciatic nerves, and the average of the velocity dispersion factors was found as 0. 17. VII