Transcript 19 بررسی اثر حلقه فیدبکی ارگان تاندون گلژی بر لرزش

‫دانشکده – مهندسی پزشکی‬
‫سمينار کارشناسي ارشد‪ -‬مدل سازي سيستمهاي بيولوژيکي‬
‫بررسی مکانيزم سيستم عصبی محيطی بر لرزش‬
‫استاد مربوطه‪:‬‬
‫جناب دکتر توحيدخواه‬
‫دانشجو‪:‬‬
‫سحر رضایی منش‬
‫‪1‬‬
2
‫فهرست مطالب‬
‫• مقدمه‬
‫• مدل عصبی‪-‬عضالنی‬
‫• حلقه های رفلکسی‬
‫•مدل تاندون گلژی‬
‫•مدل دوک عضالنی‬
‫•مدل سلول ‪Renshaw‬‬
‫•بررسی اثر حلقه تاندون گلژی بر لرزش‬
‫• بررسی اثر حلقه ‪ Spindle‬بر لرزش‬
‫•بررسی اثر حلقه سلول ‪ Renshaw‬برزش‬
‫•نتیجه گیری‬
‫•پیشنهاد‬
‫‪3‬‬
‫مقدمه‪:‬‬
‫کنترل حرکتی (‪ :)Motor control‬اصطالحی است که برای‬
‫کنترل حرکات اندام های بدن استفاده می شود‪.‬‬
‫سيستم حرکت بدن ‪ 2‬جزء اصلی دارد‪:‬محرک ها و عضالت‬
‫عضالت به ‪ 2‬دسته صاف و اسکلتی تقسيم می شوند‬
‫حرکت عضالت‪ :‬ارادی ‪ /‬غير ارادی ‪ /‬نيمه ارادی‬
‫‪4‬‬
‫مقدمه‪:‬‬
‫استراتژي هاي کنترل حرکتي‬
‫ديدگاه ‪ Prepheralist‬ها‬
‫اين افراد بيشتر روي حس هاي انسان تاکيد داشتند‪ .‬نقش سنسورها را اساسي‬
‫مي ديدند و کنترل با فيدبک را معيار قرار مي دادند‬
‫ديدگاه ‪ Centralist‬ها‬
‫حرکات را‬
‫اين گروه‪ ،‬حرکات را بيشتر به صورت مدار باز درنظر مي گرفتند و‬
‫‪5‬‬
‫ناشي از فرمان ‪ CNS‬مي دانستند‬
‫مقدمه‪:‬‬
‫کنترل حرکت ‪:‬‬
‫کنترل محیطی که تحت کنترل سیستم عصبی محیطی(‪)PNS‬است نقش و‬
‫اهمیت محرک ها‪،‬گیرنده ها و پیام های حسی و حلقه های رفلکسی مطرح‬
‫است‪.‬‬
‫کنترل مرکزی که تحت کنترل سیستم عصبی مرکزی(‪)CNS‬است نقش بخش‬
‫هایی از سیستم عصبی مرکزی به ویژه قشر مغز‪،‬مخچه وعقده های قاعده ای‬
‫حایز اهمیت است‪.‬‬
‫‪6‬‬
‫هدف‪ :‬بررسی اثر مکانيزم ‪ PNS‬بر لرزش‬
‫لرزش(‪:)Tremor‬هر نوع حرکت غير ارادی‬
‫و تقريبا ريتميک در قسمتی از بدن انسان‪.‬‬
‫‪ : Tremor‬فيزيولوژيکی و پاتولوژيکی‪.‬‬
‫‪:‬‬
‫‪:PNS‬‬
‫اعصاب آوران و اعصاب‬
‫وابران‬
‫‪7‬‬
‫مدل عصبی‪-‬عضالنی‬
‫اهميت مدل‪:‬‬
‫نياز به استفاده از مدل های رياضی و سيستماتيک برای بررسی ‪tremor‬‬
‫بلوک دياگرام ‪Neuromusculoskeletal Model‬‬
‫‪:neuro‬‬
‫نشانگر سيستم عصبی محيطی‬
‫‪: musculo‬‬
‫نمايشگر مدل عضله‬
‫‪: skeletal‬‬
‫نمايش ديناميک استخوان بندی بدن‬
‫‪8‬‬
‫مدل عصبی‪-‬عضالنی‬
‫مدلسازی عضله‪:‬‬
‫مدل هيل برای عضله درنظر گرفته شده است‬
‫ديناميک انقباض عضله‪:‬‬
‫سه عنصر اصلی در مدل هيل‪:‬‬
‫‪ -1‬عنصر انقباضی( ‪ -2 )CE‬عنصر سری)‪ -3 (SE‬عنصر موازی(‪(PE‬‬
‫دینامیک فعال سازی‪:‬‬
‫وقتی یک تحریک عصبی به عضله اعمال می شود فعال شده و یا تعداد مشخصی از واحدهای حرکتی‬
‫در فیبرهای عضالنی را به اختیار خود می گیرد‬
‫‪9‬‬
‫مدل عصبی‪-‬عضالنی‬
‫مدلسازی ديناميک اسکلتی‪:‬‬
‫مدل تک مفصلی برای مچ دست‬
‫‪10‬‬
‫حلقه های رفلکسی‬
‫يک سری از مدارهای نخاع هستند که حلقه بسته بوده و اراده درآن ها نقشی‬
‫ندارد رفلکس ها جزو حرکات غير ارادی می باشند‪.‬‬
‫پارامترهای کليدی در بررسی مکانيزم سيستم عصبی محيطی بر لرزش‪:‬‬
‫‪-1‬حلقه فيدبکی ارگان ‪Spindle‬‬
‫‪-2‬حلقه فيدبکی ارگان تاندون گلژی‬
‫‪-3‬حلقه فيدبکی سلول ‪Renshaw‬‬
‫‪11‬‬
‫حلقه های رفلکسی‬
‫دوک عضالنی)‪(Muscle Spindle‬‬
‫گيرنده های حسی درعضله هستند که نقش سنسور موقعيت را دارد‬
‫از ‪ spindle‬دو عصب خارج می شود‪ la :‬و ‪.ll‬‬
‫‪ la‬حاوی اطالعات طول و سرعت عضله باهم است و ‪ ll‬به تغييرات در طول‬
‫عضله پاسخ می دهد‬
‫‪12‬‬
‫حلقه های رفلکسی‬
‫تاندون گلژی(‪)Golgi Tendon‬‬
‫گيرنده حسی است که بصورت سری با عضله است و نقش سنسور نيروی عضله را‬
‫دارد‬
‫فيبر سنسوری تاندون گلژی ‪lb‬است‬
‫‪13‬‬
‫حلقه های رفلکسی‬
‫سلول ‪:Renshaw‬‬
‫سلول های مهاری در ماده خاکستری ‪Spinal Cord‬هستند و‬
‫دارای مکانيزم فيدبک منفی بر‬
‫‪ α‬نرون های حرکتی هستند‬
‫‪14‬‬
‫مدل تاندون گلژی‬
‫ديناميک تاندون گلژی با تابع تبديل زير مدل می شود‬
‫‪ =Gg‬بهره حلقه بسته ارگان گلژی‬
‫‪15‬‬
‫مدل دوک عضالنی‬
‫مدل درنظر گرفته شده برای ارگان ‪ spindle‬بر اساس کار ‪MacMahon‬‬
‫يک رابطه غيرخطی بصورت زير است‪:‬‬
‫‪=Us‬پاسخ عصب ‪la‬‬
‫‪=Gs‬بهره حلقه‬
‫‪=Vs‬سرعت کششر‬
‫‪=Ls‬طول ارگان ‪spindle‬‬
‫‪0.5 =C1‬‬
‫‪1 =C2‬‬
‫‪1 mm =Lso‬‬
‫‪16‬‬
‫مدل سلول ‪RENSHAW‬‬
‫مدل درنظر گرفته شده برای اين سلول بر اساس کار ‪Windhorst‬‬
‫با تابع تبديل زير نشان داده می شود‪:‬‬
‫‪=Gr‬بهره استاتيک حلقه‬
‫‪(rm‬نرخ آتش موتور نرون)=‪pps 35‬‬
‫‪17‬‬
‫بررسی اثر حلقه فيدبکی ارگان‬
‫‪SPINDLE‬‬
‫بر لرزش‬
‫با افزایش بهره ‪ Gs‬سیستم ناپایدار شده‬
‫و حرکات لرزشی شروع می شود‬
‫با تغییر بهره فرکانس لرزش ثابت(‪5‬هرتز) اما دامنه افزایش می یابد و وقتی که‬
‫بهره به مقدار خاصی رسید دامنه هم ثابت می شود‪.‬‬
‫‪18‬‬
‫بررسی اثر حلقه فيدبکی ‪ SPINDLE‬بر لرزش‬
‫‪:MacMahon‬‬
‫وجود يک بار ساکن بر عضله سبب فرونشاندن لرزش می شود ‪.‬‬
‫در لرزش محیطی که ناشی از اثر ارگان ‪spindle‬است‪:‬‬
‫افزورن یک بار ساکن حدود ‪3‬برابر وزن مچ دست=کاهش دامنه و فرکانس لرزش‪.‬‬
‫‪19‬‬
‫بررسی اثر حلقه فيدبکی ارگان تاندون گلژی بر لرزش‬
‫اگريک نيروی گشتاور خارجی به مچ افزوده‬
‫شود‪-1 :‬دامنه لرزش کاهش اما فرکانس‬
‫افزايش می يابد‬
‫‪20‬‬
‫‪ -2‬نيروی توليدی عضله هم افت می کند که‬
‫علت آن کارکرد حلقه فيدبک منفی ارگان‬
‫تاندون گلژی است‬
‫بررسی اثر حلقه فيدبکی سلول ‪ RENSHAW‬بر لرزش‬
‫با افزایش مقدار بهره ‪Gr‬از ‪0.1‬‬
‫به ‪ 0.5‬دامنه لرزش بسیار کاهش‬
‫می یابد‬
‫فیدبک منفی این سلول می تواند باعث توقف لرزش شود‬
‫‪21‬‬
‫بررسی اثر حلقه فيدبکی ‪ RENSHAW‬بر لرزش‬
‫سلول‬
‫‪ MacMahon‬در سال ‪1984‬‬
‫تاخیر در حلقه فیدبک منفی ایجاد نوسان می کند‬
‫با افزایش بهره به ‪ 1‬و بررسی در بازه زمانی کوچک لرزش در فرکانس‬
‫‪ 48‬هرتز مشاهده می شود‪.‬‬
‫‪22‬‬
‫نتيجه گيری‪:‬‬
‫‪ -1‬ديناميک حلقه ارگان ‪ spindle‬می تواند علت توليد لرزش در بيماری‬
‫پارکينسون باشد و بهره حلقه نقش پارامتر کليدی را دارد‪.‬‬
‫‪ -2‬ديناميک فيدبک منفی سلول ‪ renshaw‬می تواند لرزش ناشی از ديناميک‬
‫حلقه ارگان ‪ spindle‬را کاهش دهد‪.‬‬
‫‪ -3‬نتايج شبيه سازی شده تاييد می کند که بار ساکن افزوده شده به مچ دست‬
‫می تواند باعث توقف لرزش شود‬
‫‪23‬‬
‫‪ -4‬ديناميک فيدبک منفی سلول ‪ renshaw‬می تواند لرزش را در فرکانس‬
‫های باال ايجاد کند‪.‬‬
‫پيشنهاد‪:‬‬
‫برای بررسی های بيشتر و دقيق تر می توان از مدل ‪ Spindle‬با‬
‫ارگان جزئيات بيشتر استفاده نمود‬
‫‪24‬‬
‫با تشکر از توجه شما‬
‫‪25‬‬