مدلسازی سیستمهای بیولوژیکی
حسین بانکی کشکی؛ سیدعلی سیدصالحی
دوره 17، شماره 2 ، شهریور 1402، ، صفحه 100-110
چکیده
همآوایی نورونی بعنوان یکی از مهمترین پدیده‌های شناختی مغز انسان، در سال‌های اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. پدیده همآوایی اغلب در مدل‌‌های نورونی گسسته و پیوسته یا سیگنال‌های تجربی ثبت‌شده از مغز مورد بررسی قرار می‌گیرد اما در این پژوهش، بر خلاف پژوهش‌های قبلی، پدیده همآوایی برای نخستین بار در وزن‌های شبکه‌های ...
بیشتر
همآوایی نورونی بعنوان یکی از مهمترین پدیده‌های شناختی مغز انسان، در سال‌های اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. پدیده همآوایی اغلب در مدل‌‌های نورونی گسسته و پیوسته یا سیگنال‌های تجربی ثبت‌شده از مغز مورد بررسی قرار می‌گیرد اما در این پژوهش، بر خلاف پژوهش‌های قبلی، پدیده همآوایی برای نخستین بار در وزن‌های شبکه‌های عصبی مصنوعی در حال تعلیم مورد بررسی قرار گرفته است. یافتههای پژوهش نشان میدهد که همآوایی در وزن‌های این شبکهها، هم در حین یادگیری و هم در حالت بدون یادگیری اتفاق میافتد و از نوع همآوایی عمومی است. هم‌چنین با افزایش میزان یادگیری در شبکه، میزان همآوایی در وزنها نیز افزایش مییابد. در این پژوهش هم‌چنین روشی جدید برای تشخیص الگوهای همآوایی با استفاده از مشتق سیگنال و روش خوشهبندی سلسلهمراتبی ارائه میشود و یک شاخص نیز برای سنجش میزان همآوایی وزنها در لایههای مختلف شبکه عصبی معرفی میگردد. بررسی این شاخص نشان میدهد که وزن‌های لایههای نخستین شبکه در مقایسه با لایههای سطوح بالاتر بصورت معناداری همآوایی بیشتری دارند.
مدلسازی سیستمهای بیولوژیکی
آرمان مرزبان؛ الهام امینی بروجنی
دوره 16، شماره 4 ، اسفند 1401، ، صفحه 31-40
چکیده
با توجه به اینکه مدلسازی ریاضی در توصیف و تحلیل رفتار بیماری های همه گیر کمک کننده است و از طرفی دقت و درجه آزادی در مدلسازی سیستمهای مرتبه کسری بیشتر از سیستمهای مرتبه صحیح است؛ در این مقاله با استفاده از حسابان مرتبه کسری مدل مرتبه صحیح موجود برای توصیف انتقال بیماری کووید 19 به حوزه سیستمهای مرتبه کسری بسط داده می شود. مثبت و محدود ...
بیشتر
با توجه به اینکه مدلسازی ریاضی در توصیف و تحلیل رفتار بیماری های همه گیر کمک کننده است و از طرفی دقت و درجه آزادی در مدلسازی سیستمهای مرتبه کسری بیشتر از سیستمهای مرتبه صحیح است؛ در این مقاله با استفاده از حسابان مرتبه کسری مدل مرتبه صحیح موجود برای توصیف انتقال بیماری کووید 19 به حوزه سیستمهای مرتبه کسری بسط داده می شود. مثبت و محدود بودن پاسخ های مدل مرتبه کسری پیشنهادی با استفاده از قضیه ناحیه ثابت اثبات شده است و با استفاده از تئوری نقطه ثابت در فضای باناخ، وجود و یکتایی جواب مدل مرتبه کسـری پیشـنهادی اثبات می گردد. هم‌چنین رفتار دو مدل مرتبه صحیح و مرتبه کسری پیشنهادی با بهره گیری از اطلاعات واقعی منتشر شده برای بیماری کووید 19 درکشور تایلند شبیه سازی و مورد ارزیابی قرار گرفته است. کارآیی و دقت بیشترمدل پیشنهادی مرتبه کسری در نتایج شبیه سازی تایید می گردد.
مدلسازی سیستمهای بیولوژیکی
محسن کاملیان راد؛ محمدعلی احمدی پژوه؛ مهرداد ساویز
دوره 15، شماره 2 ، شهریور 1400، ، صفحه 175-186
چکیده
تحریک الکتریکی روی پوستی تارهای اعصاب محیطی، همواره یکی از زمینههای مهم پژوهشی بوده است. مطالعات زیادی قابلیت مسدودسازی هدایت تارهای عصبی توسط به کارگیری جریانهای متناوب فرکانس بالا (5 تا 20 کیلوهرتز) را نشان میدهند. با توجه به این که همواره تحریک تارهای باریکتر، با آتش کردن و همراهی تارهای قطورتر همراه است، در این پژوهش ...
بیشتر
تحریک الکتریکی روی پوستی تارهای اعصاب محیطی، همواره یکی از زمینههای مهم پژوهشی بوده است. مطالعات زیادی قابلیت مسدودسازی هدایت تارهای عصبی توسط به کارگیری جریانهای متناوب فرکانس بالا (5 تا 20 کیلوهرتز) را نشان میدهند. با توجه به این که همواره تحریک تارهای باریکتر، با آتش کردن و همراهی تارهای قطورتر همراه است، در این پژوهش با الهام گرفتن از این قابلیت، فضاهای جریانی برای تحریک انتخابی دسته‌ی تارهای مختلف عصبی، بدون فعال شدن دیگر تارها به دست آمده است. منظور از فضای تحریک، بخشی از نمودار شدت جریان-فرکانس است که با انتخاب پارامترهای تحریک در این ناحیه، تنها تارهای به خصوصی تحریک میشوند. برای انجام شبیهسازیها از مدل تار عصبی McIntyre استفاده شده که مدل پمپ سدیم-پتاسیم نیز به آن افزوده شده و اثرات آن بررسی شده است. از یک الکترود تک‌قطبی که جریانی نقطهای در فواصل مختلف از تارهای عصبی ایجاد میکند استفاده شده است. ناحیهی مناسب فرکانسی برای تحریک تارهای مختلف بالاتر از 5 کیلوهرتز بوده و جریان مناسب برای تحریک انتخابی تارهای Aδ و Aβ به ترتیب با دو معادلهی درجه‌ی 2 و 3 که بر فضای میانی آستانهی تحریک و انسداد هر تار عصبی برازش شده، به دست آمده است. هم‌چنین جریان تحریک برای تارهای Aδ از حدود 8/0 تا 8/1 میلیآمپر و برای تارهای Aβ از حدود 55/0 تا 95/0 میلیآمپر بسته به فرکانس متغیر است. در تمام شبیهسازیها از شکل موج سینوسی استفاده شده است.
مدلسازی سیستمهای بیولوژیکی
سیده فاطمه قریشیان؛ محمد پویان
دوره 14، شماره 4 ، بهمن 1399، ، صفحه 321-331
چکیده
بیماری پارکینسون یک اختلال عصبی است که به طور عمده بر نورونهای تولید کنندهی دوپامین تاثیر گذاشته و موجب اختلال در سیستم حرکتی میشود. بارزترین علایم این بیماری شامل لرزش، حرکت آهسته، سفتی و دشواری در راه رفتن است. راه رفتن بیماران پارکینسون با کندی در حرکت همراه است. در این مقاله با استفاده از روشهای ریاضی و کامپیوتری، راه ...
بیشتر
بیماری پارکینسون یک اختلال عصبی است که به طور عمده بر نورونهای تولید کنندهی دوپامین تاثیر گذاشته و موجب اختلال در سیستم حرکتی میشود. بارزترین علایم این بیماری شامل لرزش، حرکت آهسته، سفتی و دشواری در راه رفتن است. راه رفتن بیماران پارکینسون با کندی در حرکت همراه است. در این مقاله با استفاده از روشهای ریاضی و کامپیوتری، راه رفتن بیماران پارکینسون مدلسازی شده است. این مدل متشکل از ساختارهای درگیر در بیماری پارکینسون بوده که از مغز شروع شده و تا مفصل زانو ادامه دارد و شامل عقدههای قاعدهای، تالاموس، کورتکس، ناحیهی موتوری تکمیلی (SMA)، عضله و مفصل میباشد. خروجی مدل به صورت سرعت راه رفتن در بیماران پارکینسون بوده و برابر با 83/0 m/s به دست آمده است که در محدودهی گزارش شده توسط نتایج کلینیکی (18/0 – 21/1 m/s) قرار دارد. در این مطالعه روشهایی برای افزایش سرعت راه رفتن در بیماران پارکینسون مورد بررسی قرار گرفته که شامل تحریک عمقی مغز، استفاده از دارو و تقویت عضله است. نتایج نشان میدهد که هر یک از این روشها موجب بهبود سرعت راه رفتن شده است. در واقع با به کارگیری این روشها روی مدل، مقدار خروجی افزایش یافته و به محدودهی سرعت راه رفتن در افراد سالم (30/1 – 36/1 m/s) نزدیک شده است. هم‌چنین اثر سفتی روی سرعت راه رفتن مورد مطالعه قرار گرفته و مشاهده شده است که سفتی عضلانی با سرعت رابطهی عکس دارد. در پایان نیز یک روش کنترلی برای بهبود سرعت پیشنهاد شده که با افزایش پاسخ سیستم حلقه بسته موجب افزایش سرعت راه رفتن شده است.
