Periferik Sinirlerde Elektrofizyolojik Çalışmalar
Dr. Nizamettin DALKILIÇ (PhD) Meram Tıp Fakültesi Biyofizik Anabilim Dalı
Periferik Sinirlerde Elektrofizyolojik Çalışmalar
Sinirde ilk elektrofizyolojik çalışma Galvani’nin (1737-98) anatomi laboratuvarında (Bolonya/İtalya) kurbağa deneyleri sırasında tesadüfi olarak canlı elektriğini (animal electricity) keşfetmesi ile başlar
2
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
Periferik Sinirlerde Elektrofizyolojik Çalışmalar
Uyarılabilen Dokularda Elektriksel Olaylar Galvani’nin tesadüfi gözlemiyle başlayan süreç uyarılan dokuda meydana gelen elektriksel yanıtın kaynağını ve fizyolojik sebeplerini araştırmaya odaklanmıştır.
Çalışmalar, farklı geçirgenlik nedeniyle hücre zarının iki tarafı arasında iyonların farklı konsantrasyon değerlerinde bulunduğunu, bu farklılığın ise dinlenimde sabit kalan negatif bir potansiyel farkı yarattığını göstermiştir. Uyaran etkisi ile hücre zarının iyon geçirgenliği değişmekte, bu değişim mevcut potansiyelin de değişimini tetiklemektedir. Potansiyeldeki bu değişim belirli bir zamansal desenine sahiptir ve aksiyon potansiyeli olarak adlandırılır.
Kasta kasılmayı tetikleyen bu elektriksel olay sinirde de bilginin iletilmesini sağlar.
Bu elektriksel değişimin gözlenmesi ve kaydedilmesi sayesinde birçok mekanizma ve patolojik durum aydınlatılmıştır. © N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
3
Elektriksel Bir Dipol Alanında Potansiyeller
r2 r
∆r
+q
µ
r1
µ cos θ Vp = k 2 r
μ=q.d
θ
0 1
θ1 -q
d/2
A
P
+ q
∆r
-q
+ + ++ + + + +-
Nöron hücresinde dipol oluşumu © N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
Aksonda depolarizasyon dalga cephesinin yayılması sırasında p noktasında oluşacak potansiyel
Elektriksel dipol alanında bir P noktanın potansiyeli
P
+ + +
+ + + t
+ + + + +
+
+
+ ++
t2
3
+ t1 t
t1
t
1
t
3
2
P
P
P
- -- -
2
3
B + + ++ + + + - - - - - - - + + - - -+ + + + + + -- x x
C
x
2
3
x
1
Depolarizasyon dalga cephesi
+ + + + + + + +
P
Repolarizasyon dalga cephesi
-+ - - - - - - -
+ + + + + + +
t
4
5
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
İletim ile ilgili çalışmalar
6
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
İletimle İlgili Çalışmalar İzole Sinir Çalışmaları (Kurbağa ve Sıçan Siyatik Siniri) •Sıçandan veya kurbağadan usulüne uygun olarak çıkarılan siyatik sinirleri kullanılır. •İzole sinir fizyolojik koşulların sağlandığı izole organ banyosuna (nerve chamber) alınır. •Sinir bir (distal) ucundan elektriksel uyaranlarla uyarılıp sinirin diğer bölgelerinden kayıt yapılır. •Kayıt işlemi 2 yöntemle yapılabilir 1- Ekstraselüler Yöntem veya 2- “Suction” Yöntemi ile 7
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
1- Ekstraselüler Yöntem
Kurbağa siyatik sinirinden ekstraselüler yöntemle yapılan kaydın şematik gösterimi.
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
8
1- Ekstraselüler Yöntem
Periferik bir sinirin farklı bölgelerinden BAP kaydı için elektrofizyolojik kayıt prosedürü © N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
9
1- “Suction” Yöntemi • Bu kayıt yönteminde ekstraselüler kayıta göre yalnızca kayıt elektrodu farklılık göstermektedir. • Kayıt elekrodu, uç kısmı sinirin çapına göre ısıtılarak inceltilmiş camdan yapılır. • Sinirin distal ucu negatif basınç uygulamak suretiyle suction elektrot içine alınır. • Böylece dış ortam direncinin artması sağlanmış olur. • Dış ortam direncinin artırılması sayesinde kayıt bölgesi solüsyon içerisinde tutulabilmektedir. Bu ise sinirin bulunduğu dış ortamın fizyolojik duruma en yakın özelliklerde tutulabilmesini sağlamaktadır.
“Suction” kayıt prosedürü
10
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
1- Suction Yöntem
Ro Em Vm
I Ee Ri Ve
Vo (output voltage)
Vo= R0.(Vm-Ve)/Ri “Suction” yönteminde kaydedilecek potansiyel, sinir ile pipet arasında oluşan dirence (Ro) doğrudan bağımlıdır.
11
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
2- “Suction” Yöntemi -
İzole Organ Banyosu
•
Suction elektrodu kullanılarak kayıtlar alınırken sinirin yalnızca uyarımın gerçekleştirileceği bölgesi solüsyonun dışına alınmaktadır.
•
Bununla birlikte distale farklı mesafelerden uyarı verilebilmesi amacıyla çoklu gümüş elektrot barındıran bir organ banyosu tasarlanmıştır.
•
Günümüzde yapmakta olduğumuz deneylerde kullandığımız organ banyosu, dış bölümünde sıcak suyun dolaştığı bir ısı ceketi barındırmaktadır.
genlik (mV)
2 1,5
(uyaran şid:1.5 V, uzk:5.5 cm)
1 0,5 0
-0,5 3 -1 2
8 süre (ms) uyaran şid:1.6 V, uzk:5.5 cm
genlik (mV)
1,5 1 0,5 0 -0,5 3
5 mL/dakika hızında sürekli olarak fizyolojik sıcaklıktaki Krebs solüsyonu ile perfüzyonu sağlanan organ banyosu.
-1
8 süre (ms)
12
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
2- “Suction” Yöntemi -
Enstrümantasyon
13
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
BİLEŞİK AKSİYON POTANSİYELİ
14
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
BAP Kaydından Elde Edilebilecek Veriler • VbapBileşik aksiyon potansiyelinin iletilme süresi (L1) kullanılarak hesaplanan iletim hızı (m/s).
Orta hızda ileten lifler
tepe noktasına kadar ölçülen latans (L2) kullanılarak hesaplanan iletim hızı (m/s). potansiyelinin ulaştığı maksimum değer (mV).
MD
Hızlı İleten lifler
L2
• AlanBileşik aksiyon potansiyelinin integrali (mV.ms)
• dV/dt makBileşik aksiyon
potansiyelinin tepeye çıkış fazının türevinin maksimum değeri (mV/ms).
• dV/dt min Bileşik aksiyon
potansiyelinin iniş fazının türevinin maksimum değeri (mV/ms).
• TP Maksimum depolarizasyon
değerine ulaşması için geçen süre (ms).
• Lif İletim Hızı (veya Çap) Dağılımı • Güç Spektrumu (Fourier Analizi) © N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
0.5 m s
L1 TP
Maksimum Depolarizasyona ulaşılması için gerekli olan süre
7 6 5 4 3 2 1
genlik (m V)
• Genlik (MD)Bileşik aksiyon
Genlik 1 mV
• VmdBileşik aksiyon potansiyelinin
Farklı uzaklıklardan kaydedilmiş suction BAP x=1,5 cm den x=2 cm den x=5 cm den x=5,5 cm den
0 -1 2 -2
4
6
8 10 zam an (m s)
15
BAP Kaydından Elde Edilebilecek Veriler
16
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
BAP Kaydından Elde Edilebilecek Veriler
Sinir İletimi Hız Dağılımının Belirlenmesi: Geriye-İleriye Doğru Problem • Bir sinir demeti farklı özelliklerde sinir hücrelerine ait aksonlardan oluşur. • Bu farklı özellikler iletim hızının ve aksiyon potansiyeli genliğinin farklı olmasına neden olmaktadır. • Bileşik aksiyon potansiyelinin doğası gereği kayıt alınan bölge uyarım bölgesinden uzaklaştıkça farklı iletim hız grupları birbirinden ayrılmaya başlar. 1,5 cm
2 cm 2,5 cm 3 cm 3,5 cm 4,5 cm
0,5 mV
4 cm
0,5 ms
0
17
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
BAP Kaydından Elde Edilebilecek Veriler Sinir İletimi Hız Dağılı: Geriye-İleriye Doğru Problem
N
BAP(t)=
∑ w f (t − τ ) i =1
i i
i
Tek lif aksiyon potansiyeli için biçim fonksiyonu
f(t)=A.sin(t/τo1).exp(-t/τo2) 1,2 1 0,8
f(t)=A.sin(t/Τo1).exp(-t/Τo2) Τo1=0.14 ms, Τo2=0.20 ms çap:6 µm A=2.47
0,6
0 -1-0,2-0, -0, 0,2 0,6 6 2
0,2 1
1,4 1,8 2,2 2,6 3
1,2
0,6
0 -1-0,2-0, -0, 0,2 0,6 6 2
1,2 f(t)=A.sin(t/Τo1).exp(-t/Τo2) Τo1=0.08 ms, Τo2=0.10 ms çap:11 µm A=2.73
1 0,8 0,4
0,2
0,2 1
1,4 1,8 2,2 2,6 3
1
1,4 1,8 2,2 2,6
3
f(t)=A.sin(t/Τo1).exp(-t/Τo2) Τo1=0.07 ms, Τo2=0.09 ms çap:17 µm A=2.87
0,6
0,4 0 -1-0,2-0, -0, 0,2 0,6 6 2
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
0,8
f(t)=A.sin(t/Τo1).exp(-t/Τo2) Τo1=0.325 ms, Τo2=0.40 ms çap:3 µm A=2.65
0,4
0,2
0,8
1 0,6
0,4
1
1,2
0 -1-0,2-0, -0, 0,2 0,6 6 2
1
1,4 1,8 2,2 2,6 3
Farklı çaplara sahip sinir lifleri için TLAP biçim fonksiyonları.
18
BAP Kaydından Elde Edilebilecek Veriler Sinir İletimi Hız Dağılı: Geriye-İleriye Doğru Problem 0.4
d=3
x=2 cm için
d=4 d=5 d=6
0.35
d=7 d=8
0.3
d=9 d=10 d=11 d=12
0.25
d=13 d=14
0.2
d=15 d=16 d=17 d=18
0.15
d=19 d=20 d=21
0.1
d=22 d=23 d=24
0.05
d=25 d=26 d=27
0 0 -0.05
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
d=28 4.5 d=29 d=30
27 farklı lif grubu için tek lif aksiyon potansiyelleri (TLAP). Liflerin çaplarına karşılık gelen iletim hızları ise V = d(0,06.T+0,6) bağıntısı kullanılarak 3-30 μm çap aralığı için 1 μm’lik adımlarla hesaplanır.
19
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
BAP Kaydından Elde Edilebilecek Veriler Sinir İletimi Hız Dağılı: Geriye-İleriye Doğru Problem • BAP’ların her bir lif grubuna ait TLAP’lerin ağırlıklı katkılarının toplamından oluştuğu bilindiğinden, w,olasılık yoğunluk sabiti olmak üzere BAP= A . w şeklinde ifade edilir. • Her bir lif çapı grubu için olasılık yoğunluk sabitleri (w) MatLab yazılımı kullanılarak hesaplanmıştır. • Hesaplanan olasılık yoğunluk sabitleri bağıl lif sayısı bilgisini genlik bilgisi ile birlikte içerdiğinden genlik bilgisi çıkarılarak lif çapı gruplarının bağıl oranları elde edilir. © N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
BAP(t1 ) N11 0 BAP(t ) N N 2 12 21 BAP(t3 ) N13 N 22 N 23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . BAP (t ) = . = N . 1n . 0 N 2 n . . 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . BAP(t n−1 ) . . BAP(t n ) 0 0
0 0
. . N 31 . N 32 . N 33 .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . .
. . .
. . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . N 3n . 0 .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
.
.
.
.
.
. . . . . . . . . 0
W1 W 2 W3 . .. . .. . .. . .. . .. . . .. .. . . .. .. . .. ⋅ . .. . .. . .. . .. . . .. .. . . N 271 . . N 272 . .. . .. . .. . W26 .. . N 27 n W27 .0 .0 .0 ..
20
25
Deney4 histolojik
20 15 10 5
lif çapı ( µ m)
Histolojik
30 % bağıl sayı
BAP Kaydından Elde Edilebilecek Veriler Sinir İletimi Hız (Çap) Dağılı: Geriye-İleriye Doğru Problem
0 3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
25
10 5
lif çapı ( µ m )
0 -5
İzole sinir histolojik kesiti
7
9
11
13
15
17
19
21
20 15 10
İzole sinir BAP
5
Deney4 suction
% bağıl sayı
mV
3
5
ms
lif çapı ( µ m )
0 3
5
7
9
11
13
15
17
19
Suction
50 µm
Ekstraselüler
15
Deney4 ekstraselüler
% bağıl sayı
20
21
-5
İzole sinir lif dağılımları © N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
21
BAP Kaydından Elde Edilebilecek Veriler Sinir İletimi Hız (Çap) Dağılı: Geriye-İleriye Doğru Problem
22
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
23
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
24
BAP Kaydından Elde Edilebilecek Veriler
Sinir İletimi Hız Dağılımının Belirlenmesi:
Collision (Çarpışma) Yöntemi S1
S2
p
a ISI
nerve
S2
Pre-amplificator
S1
p
d b
d
“Collision” tekniğinin şematik gösterimi. (a): Birinci uyaran (S1) distal, ikinci uyaran ise proximal bölgesine uygulanır . Eğer pulslar arası süre ISI (inter stimulus interval) yeterince uzun ise iki uyaran için oluşan BAP lar aynı biçim ve genlikte olur. (b): Uyaran ile cevap arasındaki zamansal ilişki. d: distal CAP, p: proksimal CAP (Harayama ve ark. 1991 den uyarlanmıştır) 25
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
BAP Kaydından Elde Edilebilecek Veriler
Sinir İletimi Hız Dağılı:
Collision (Çarpışma) Yöntemi
iki uyarici elektrot arasi uzaklik (cm) + 3,2 CVi = ISIi (ms) - 0,37 © N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
26
BAP Kaydından Elde Edilebilecek Veriler
Sinir İletimi Hız Dağılı:
Collision (Çarpışma) Yöntemi
S1
supramaksimal
f=1 Hz, 0,2 ms
S2
PreAMP
Median sinir
x Anot elektrodu
S2 ISI Katot elektrodu
y2
y1
t2
S1 t1 t
Sağ median sinirin proksimal ve distal bölgelerinin “collision” yöntemi ile uyarılması sırasında deneysel düzeneğin şematik gösterimi, x:iki uyaran arasındaki mesafe,, S1 ve S2 ise proksimal ve distal uyaranlardır. t1: proksimal latans, t2 : distal latans. © N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
27
c
5
ISI: 5.8 ms
amplitude (μV)
4 3 2 1
duration (ms)
40
0 -1
0
3
6
-3
3 2 1
30
ISI: 6.6 ms
a
10
distal CAP
conduction velocity (m /s)
proximal CAP duration (ms)
0 -1 0
15
20
amplitude( μV)
4
12
b
-2
5
9
relative umber of fibers (%)
3
6
9
12
0 37.6 40.0 42.8 46.0 47.7 49.6 51.7 54.0 56.4 59.1 62.1 65.3 68.9
15
-2 -3 -4
a
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
28
BAP Kaydından Elde Edilebilecek Veriler
Sinir İletimi Hız Dağılı:
Collision (Çarpışma) Yöntemi Pre amplifikatör Kayıt sistemi
derin peroneal siniri
Aktif elektrot
Referans elektrot
S1 S2
Peroneal sinirin uyarılması ile Abductor Pollicis gözlenmesini de içeren sistemin blok diagramı.
Brevis
kası
29
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
distal CMAP
proximal CMAP
30
20 15 10
ms 0
10
20
30
40
50
The distal and proximal CMAPs of a subject for 26 different ISI values. Initial and final ISI values are 20 ms and 7 ms respectively.
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
5 0
relative number of fibers (%)
25
conduction velocity (m/s) 16,9 19,9 24,3 28,0 31,2 35,1 40,3 44,6 48,5
Motor nerve conduction velocity distribution histograms for the deep peroneal nerve of a subjects
30
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
31
BAP Kaydından Elde Edilebilecek Veriler
Güç Spektrumu:
Fast Fourier Analizi
Fourier Teoremine göre tüm ritmik sinyaller temel frekans (f0) olan bir sinüzoidal sinyal yanında, bu temel frekansın armoniklerini de içeren güç bileşenlerinin toplamlarından oluşur. Herbir frekans aralığı için güç bileşenleri Fast Forurier Analizi (FFT) ile elde edilir.
BAP sinyallerinin FFT spektrumunun bağıl güç bileşenleri. Spektrumlar Kontrol ve Lidocaine (Lido), Dexmedetomidine (Dex) ve Dex+Lido için çizdirilmiştir. Frekans 17 bant aralığına bölünmüştür ve her bir bar belirtilen frekans aralığı için % bağıl güç değerini göstermektedir. (Dalkiliç ve ark. Baskıda, 2013) 32
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
Uyarılma ile ilgili çalışmalar
33
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
Uyarılma ile İlgili Çalışmalar Eşik Uyaran •Uyaran Şiddeti eşik bir akım (treshold stimulus) değerine ulaşmadıkça AP oluşmamaktadır. •Diğer yandan akımın uygulama süresi (Δt) kısaldıkça gerekli eşik uyaran akım şiddeti (Ieşik) de artmaktadır. •Dolayısıyla, bir aksonu uyarmak için minimum
ΔQ=Ieşik. Δt
(Weiss yasası) Uyaran süresi
elektrik yükü gereklidir.
Kronaksi uyarılabilirliğin (excitability) bir ölçüsüdür ve kronaksisi düşük olan liflerin uyarılabilirliği yüksektir. © N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
Uyaran genliği
Reobaz Kronaksi
34
Eşik Uyaran
8
7 Control
Stimulus strenght (Volts) .
0.25 mM 0.5 mM
68
1 mM 2 mM 4 mM 57 Control 0.25 mM 0.5 mM
Stimulus strenght (Volts) .
46
1 mM 2 mM 4 mM
35
24 0.00
Tramadol’ün beş farklı konsantrasyonu ve kontrol için elde edilen Şiddet-Süre eğrileri. 0.02
0.04
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
0.06
0.08
0.10 Stimulus duration (ms)
35
Uyarılma ile İlgili Çalışmalar Eşik Değer İzleme (Threshold Tracking) Eşik uyaran çalışmaları, iletim çalışmalarının daha pratik ve kliniğe uygulanabilir olması nedeniyle ve Hodgkin ile Huxley’in 1952’deki tek hücre düzeyindeki çalışmalarının popülaritesi sebebiyle 90’lı yılların sonuna kadar çöküş yaşamıştır. Uyarılabilirlik konusundaki çalışmalar 1990’lı yıllarda Prof. Bostock’un eşik-değer belirleme çalışmalarıyla yeniden ivme kazanmış ve günümüzde yine kendisi tarafından otomatize sistemlerin geliştirilmesi ile klinik tanı yöntemlerine dahi, dahil edilebilecek noktaya ulaşabilmiştir.
Fotoğraf: N. Dalkılıç – Chicheley Hall, 2011
Uyarılabilirlik çalışmalarında “eşik değerin belirlenmesi” aslında akson fonksiyonunun belirlenmesinde kullanılan klasik elektrofizyolojik testlerin tamamlayıcısı olarak düşünülebilir.
Yöntem demet içerisindeki akson sayısına ve bunların iletim hızlarına duyarlı değildir; aksonun tüm uzunluğunu değil bir noktasını test eder; ve yöntem miyelin kılıfının bütünlüğünden ziyade aksonun zar özelliklerindeki değişimleri belirler. Bu özellikleriyle sinir uyarılabilirliği konusundaki çalışmalarda günümüzde gelinen en son noktayı “eşik değer izleme (threshold tracking)” yöntemi oluşturmaktadır. © N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
36
Uyarılma ile İlgili Çalışmalar Eşik Değer İzleme (Threshold Tracking) Şiddet- Süre zaman sabiti (kronaksi)
Weiss Yasası
Q=I.Δt
Δt I
Q: eşik uyaran için gereken yük miktarı Uyaranın Yük miktarı (Q) Reobaz ile orantılıdır.
Doğru eğimi:
Reobaz Doğrunun x eksenini kestiği nokta: şiddetsüre zaman sabiti (kronaksi:uyarıl abilirliğin ölçütü)
Bu prosedürde, süre değişimine bağlı olarak yanıt gözlemlemek için gerekli olan akım değeri ölçülür. Doğrusal değişim gösteren (R2>0,99) bu verilere uygun bir doğru oturtma işlemi gerçekleştirilerek, bu doğrunun süre eksenini kestiği değer şiddet süre zaman sabiti (SDTC) olarak adlandırılır. 37
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
Uyarılma ile İlgili Çalışmalar Şiddet- Süre zaman sabiti (kronaksi)
Ulnar sinrin uyarılıp Abductor Digiti Minimi kası aksiyon potansiyelinden (CMAP) Eşik İzleme yöntemi ile oluşturulan Şiddet-Süre eğrileri. Eğriler Kontrol ve Bilateral Karpal Tunel Sendromlu (KTS), Kansere bağlı polinöropatili, pnp diyabetik, kübital tünel sendromlu, hipotride bağlı duyusal nöropatili hastalar için aynı eğri üzerinde karşılaştırmalı olarak çizdirilmiştir. Doğruların eğimi Reobaz değerlerini, düşey 38 eksenini kestiği zaman ise SDTC (kronaksi) değerlerini vermektedir. © N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
Doğrultucu (rectifier) kelimesi elektronikte diyotlar için kullanılır.
I
Akım-voltaj eğrisi oluşturulurken 200 ms süreli bir koşullandırıcı akımı takip eden 1 ms süreli bir test pulsu uygulanarak koşullandırıcı akım eşiğin (%40CMAPmax) %50’sinden başlanarak eşiğin -%100’ü olacak şiddete kadar %10’luk adımlarla değiştirilerek, test pulsunun hedef yanıt oluşturmak için gereken şiddetin eşiğe göre azalması ölçülür.
Ι
Uyarılma ile İlgili Çalışmalar Eşik Değer İzleme (Threshold Tracking) Akım-Eşik azalması (current-treshold reduction) İlişkisi
V R Ohmik I-V davranış
Dışarı doğrultucu akım
depolarizasyon
I
Dışarı doğrultucu
I
hiperpolarizasyon V İçeri doğrultucu akım
%50
-%100
200 ms
Test pulsu
İçeri doğrultucu
diyot
Rektifiye (dorultucu) davranış: uçları arasındaki potansiyelin bir yönünde, akım geçişine izin verip, diğer yönde izin vermeyen eleman.
Aksonun rektifiye özelliğini gösterir.
39
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
Uyarılma ile İlgili Çalışmalar Akım-Eşik azalması (currenttreshold reduction) İlişkisi
A
Ulnar sinir için Akım-Eşik azalması eğrileri. Grafikler seçilen bazı denekler için ayrı ayrı eğriler (A) ve 12 deneğin ortalaması (B) için çizdirilen eğrileri gösterilmiştir.
t e id ş ım k A r)( ğ d ik ş e %
0
-100 -500
0 Eşik değer azalması (%)
B
t e id ş ım k A r)( ğ d ik ş e %
0
-100 -500
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
Eşik değer azalması (%)
0
40
Uyarılma ile İlgili Çalışmalar Akım-Eşik azalması (current-treshold reduction)
Ulnar sinir için akım-eşik voltaj azalması karakteristiği. Eğriler kontrol (N=12) ve beş ayrı denek grubu için karşılaştırmalı olarak çizilmiştir. Tüm neropatili denek grupları için hiperpoalrizasyonla birlikte içeri rektifiye kanalların açılma olasılıkları da artmaktadır. © N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
41
Uyarılma ile İlgili Çalışmalar Eşik Değer İzleme (Threshold Tracking)
Eşik Elektrotonus Bu protokol ile, uzun süreli (100 ms) eşik altı depolarize ve hiperpolarize edici akım uygulanması sırasında uyarılabilirlikteki değişimler izlenmektedir.
Depolarize edici puls
100 ms
A
Hiperpolarize edici puls
Te st pu ls
%40 max
Nodera ve Kaji 2006’ dan uyarlanmıştır
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
42
Uyarılma ile İlgili Çalışmalar A
Eşik Elektrotonus
) ı(% s zlm ra ğ e d ik ş E
50
Ulnar sinirde ±%20 ve ±%40 eşikleri için Elektrotonus eğrileri. Eğriler şeçilen bazı denekler için ayrı ayrı (A) ve tüm denek verilerinin ortalaması (N=12) için (B) çizdirilmiştir.
-50
-150 0
100
200
Gecikme (ms)
B
)ğ ı(% s lm z a rik e ş E d
50
-50
-150 0
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
100 Gecikme (ms)
200
43
Eşik Elektrotonus
Ulnar sinirde %20 ve %40 eşikleri için Elektrotonus eğrileri. Eğriler ortalama Kontrol (N=12) ve nöropatili beş farklı hasta grubu için aynı eğri üzerinde ayrı ayrı karşılaştırmalı olarak çizdirilmiştir
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
44
Uyarılma ile İlgili Çalışmalar Eşik Değer İzleme (Threshold Tracking) Toparlanma Döngüsü (RC: recovery cycle) Sinir depolarize edildikten sonra, hücre yeniden dinlenime dönünceye kadar uyarılabilirlikteki değişim süreci toparlanma döngüsü (RC) olarak adlandırılır.
ISI: iki %40 CMAP veya SNAP için gerekli test uyaran arası süre puls Supramaksimal şartlandırıcı
İlk supramaksimal şartlandırıcı pulsun ardından gelen ikinci test pulsun gecikmesi 18 adımda 200 ms’den 2 ms’ye kadar azaltılarak, her bir test pulsunun %40 CMAP veya SNAP’nı oluşturulabilmesi için gerekli şiddetin eşiğe göre % değişimi ölçülür.
t0 t
1
t2
t3
Nodera ve Kaji 2006’ dan uyarlanmıştır
45
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
Uyarılma ile İlgili Çalışmalar 100
A
Toparlanma Döngüsü (RC: recovery cycle)
Rasgele seçilen bazı deneklere ait toparlanma döngüsü eğrileri (A) ve tüm deneklere ait toparlanma döngüsü verilerinin ortalaması (B) gösterilmiştir (N=12).
) (% rm ğ e d ik ş E
50
0
-50 100
1
10
100
Uyaranlar arası gecikme (Interstimulus interval, ms)
1000
B
) (% rm ğ e d ik ş E
50
0
46
-50
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
1
10
100
Uyaranlar arası gecikme (Interstimulus interval, ms)
1000
Uyarılma ile İlgili Çalışmalar Toparlanma Döngüsü (RC: recovery cycle)
Ulnar siniri için toparlanma döngüsü (Recovery Cycle) eğrileri. Eğriler kontrol (N=12) ve beş ayrı deney grubu için karşılaştırmalı olarak verilmiştir. 47
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
Uyarılma ile İlgili Çalışmalar Eşik Değer İzleme: Sıçan Kuyruk ve Motor Siniri Çalışmaları •Eşik izleme yönteminin tüm protokolleri hem in vivo hem de in vitro uygulamalarda kullanılabilmekte ve uyarılabilirlik parametreleri elde edilebilmektedir.
George ve Bostock 2007’den.
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
48
49
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik
Teşekkürler
Biyofizik Çalışma Ekibi Prof. Dr. Nizamettin Dalkılıç Doç.Dr. Figen GÜNEY Öğr. Gör. Seçkin Tuncer Arş. Gör. İlksen Burat Dr. Ali Açıkgöz Dr. Tülay Tunçer Peker
50
© N. DALKILIÇ Meram Tıp Biyofizik