協助神經本科生教學
NeuroSim for Windows是一種旨在用於教學神經生理學的計算機程序,主要在本科和初級研究生水平。也可能為經驗豐富的神經生理學家提供娛樂,也許有一些有用的見解。它包含幾個模塊,每個模塊模擬神經功能的特定方面。這些模塊彼此獨立運行,但共享一個通用接口。用戶首先選擇特定模擬所需的實驗和神經生理參數,然後進行實驗。計算機在真正的電生理實驗中生成與示波器類似的結果。然後,用戶可以改變參數以探索不同條件的影響。 NeuroSim有一個直觀的界面,所以學生可以專注於基礎科學。這些程序的設計旨在實現最大的靈活性和可配置性,從而可以在一系列級別上使用每個模擬,從簡單的適用於初級課程的現像到高級數據處理和分析。
操作獨立 介面通用
NeuroSim 目前包含六個模塊。
- HH:
HODGKIN-HUXLEY 模擬 Hodgkin-Huxley 模型的神經衝動。可以在電流箝位或電壓箝位模式下施加兩個刺激脈衝,每個脈衝具有平方或斜坡波形和用戶定義的幅度和時序。可以模擬各種現象,包括不應期、閾值調節、電壓鉗尾電流、單通道膜片鉗電導等。動畫卡通顯示分子門在細胞膜中的作用。可以應用各種藥物,溫度和離子濃度可以變化。 - GOLDMAN:
GOLDMAN 模擬高盛 – 霍奇金卡茲常數場方程(簡稱為高盛方程)。這允許學生探索離子濃度和平衡電位之間的關係,以及相對離子滲透性和膜電位。它明確地計算了一系列離子參數的能斯特和戈德曼方程。 - MEMBRANE:
MEMBRANE PATCH 模擬單離子通道的動力學性質。提供三種簡單型號:雙狀態開/關通道; 3狀態激動劑激活通道(閉合/未結合,閉合/結合,開放/限制);和3狀態關閉,打開,阻塞通道。該程序還可以使用用戶定義的轉換速率常數對具有多達5個狀態的通道建模。可以顯示開放時間和關閉時間直方圖,並疊加多指數曲線。可以使用一個簡單的突發分析選項。打開和關閉時間的原始數據可以導出到ASCII文件以進行更複雜的分析。 - PASSIVE CONDUCTION:
PASSIVE CONDUCTION 模擬神經元的非尖峰傳導特性(電纜特性)。實驗情況如下。存在長度不均勻的軸突或具有均勻長度的枝晶,其中插入六個微電極。該線一端的電極用於注入正或負電流的正方形脈衝。其他五個電極用於測量電壓。用戶可以調整電流脈衝的幅度,持續時間和延遲,以及五個記錄電極相對於電流注入位置的位置。用戶通過設置其膜特性和直徑“構建”軸突。目的是顯示根據軸突的特徵,電流脈衝的電壓響應如何隨時間和距離而變化。它展示了信號衰減與時間常數和空間常數的性質的關係。時間求和可以證明。膜電位可以作為潛在對時間的曲線或記錄電極的軸突位置的電位顯示。 - NETWORK:
NETWORK 允許用戶構建通過非尖峰或尖峰化學突觸互相連接的神經元的任意電路以及整流或非整流電突觸。每個神經元的許多膜性質可以單獨設置,包括使神經元成為內源性痙攣的選擇。雖然活性膜事件被簡化以使速度最大化,但是可以包括諸如閾值調節的尖峰特徵。定義的振幅和時間的實驗電流脈衝可以注入任何神經元。可以定義許多不同類型的突觸,包括具有不同反轉電位的化學突觸,突觸強度和促進特性以及具有不同整流性質的電突觸。化學突觸可以取決於電壓。具有定義特徵的補音或隨機突觸輸入可以撞擊任何神經元。這些特徵使得可以展示非常廣泛的電路現象,包括內部和網絡振盪器,感覺系統中的側向抑制等等。突觸可以用Hebbian屬性來定義,其中連接的強度在突觸前突觸神經元和突觸後神經元共同作用時被增強,如在長期增強(LTP)中。可以使用一系列功能來支持使用這種Hebbian突觸的學習和記憶過程的調查。 - NEURON / SYNAPSE:
NEURON / SYNAPSE 是單室神經元模型,其中可以併入電壓依賴性和突觸電導。它用於調查比標準HH模型更複雜的細胞系統,但它提供了類似的電流鉗和電壓鉗實驗設施。可以包括多達九種電壓相關通道類型,每種通道類型具有用戶定義的最大電導和平衡電位,並且使用內置方程編輯器定義的激活和失活動力學。可以模擬細胞內鈣濃度波動,任何通道都可以依賴鈣。這意味著可以模擬各種各樣的神經元類型,包括內部爆發器,具有大A電流的神經元等。神經元/突觸模擬可用於從文獻中復制許多經典模擬,和/或詳細探索通道動力學和其他性質變化的生理後果。除了依賴於電壓的通道,還可以包括多達五個配體門控(突觸)通道類型,每個通道類型具有正方形或α-波形電導曲線,並定義最大電導和平衡電位。突觸事件可以顯示促進或減少,可以是電導增加或減少類型,並且可以顯示電壓依賴性。定量釋放的參數可以定義為電導增加突觸,允許幅度波動的統計分析。這允許詳細探索離子型突觸後事件及其與電壓相關通道的相互作用。
系統需求
- 作業系統 : Windows 7