Neurona (software)

Cell Builder permite al usuario generar y modificar estructuras celulares esquemáticas. Estas secciones forman la base de áreas funcionalmente distintas de la neurona. ^{[ 4 ]}

El usuario puede definir grupos de secciones funcionalmente distintos. Las secciones que se ramifican entre sí pueden denominarse "dendritas", mientras que otra sección única que se proyecta desde la misma sección central puede denominarse "axón". El usuario puede definir parámetros a lo largo de los cuales ciertos valores varían en función de una sección. Por ejemplo, la longitud de la trayectoria a lo largo de un subconjunto puede definirse como un dominio, cuyas funciones pueden definirse posteriormente. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

El usuario puede seleccionar secciones individuales o grupos y establecer parámetros precisos de longitud, diámetro, área y longitud para dicho grupo o sección. Cualquiera de estos valores puede configurarse en función de la longitud u otro parámetro de la sección correspondiente. El usuario puede establecer el número de segmentos funcionales en una sección, lo cual constituye una estrategia para la resolución espacial. Cuanto mayor sea el número de segmentos, con mayor precisión podrá Neuron gestionar una función en una sección. Los segmentos son los puntos donde se pueden asociar los gestores de procesos puntuales. ^{[ 7 ]}

Los usuarios pueden definir funciones cinéticas y electrofisiológicas en ambos subconjuntos y secciones. Neuron viene equipado con un modelo probabilístico de la cinética del axón gigante del calamar Hodgkin-Huxley ^{[ 8 ]} , así como una función para modelar la cinética del canal de fuga pasivo . Ambas funciones, y las características que describen, pueden agregarse a la membrana de la célula construida. Los valores para la tasa de fuga, la conductancia de sodio y la conductancia de potasio pueden establecerse para modelar estas cinéticas como funciones sobre un dominio parametrizado. Los canales están disponibles para su implementación en una membrana celular.

El usuario puede generar modelos de canales activados por voltaje y por ligando . Channel Builder admite canales puntuales locales, generalmente utilizados para canales grandes e individuales cuya función se desea modelar, y canales generales cuya densidad en la célula se puede definir. Se pueden definir la conductancia máxima, el potencial de inversión, la sensibilidad al ligando, la permeabilidad iónica, así como la dinámica precisa de los estados de transición mediante variables de activación e inactivación, incluyendo la conductancia diferencial. ^{[ 9 ]}

Neuron permite la generación de modelos mixtos, poblados tanto por células artificiales como por neuronas. Las células artificiales funcionan esencialmente como procesos puntuales, implementados en la red. Las células artificiales solo requieren un proceso puntual con parámetros definidos. El usuario puede crear la estructura y la dinámica de las células de la red. El usuario puede crear sinapsis, utilizando procesos puntuales de sinapsis simulados como arquetipos. Los parámetros de estos procesos puntuales se pueden manipular para simular respuestas tanto inhibitorias como excitatorias. Las sinapsis se pueden colocar en segmentos específicos de la célula construida, donde, nuevamente, se comportarán como procesos puntuales, excepto que son sensibles a la actividad de un elemento presináptico. Las células se pueden gestionar. El usuario crea la cuadrícula básica de células de la red, tomando células de red previamente completadas como arquetipos. Se pueden definir conexiones entre las células de origen y las sinapsis de destino en otras células. La célula que contiene la sinapsis de destino se convierte en el elemento postsináptico, mientras que las células de origen funcionan como elementos presinápticos. Se pueden añadir ponderaciones para definir la intensidad de la activación de una sinapsis por la célula presináptica. Se puede activar una opción gráfica para visualizar los picos de actividad neuronal a lo largo del tiempo para cada neurona.

Neuron viene equipado con una gran cantidad de herramientas de simulación. En particular, incluye varios "procesos puntuales", que son funciones simples en un segmento particular de una célula. Los procesos puntuales incluyen simulaciones de pinzamiento de voltaje , parche , electrodo único y corriente , así como varias sinapsis simuladas. Los procesos puntuales de sinapsis se distinguen por su capacidad para modelar intensidades de estimulación que varían de forma no lineal a lo largo del tiempo. Estos se pueden colocar en cualquier segmento de cualquier sección de una célula construida, individual o en red, y sus valores precisos, incluyendo amplitud y duración de la estimulación, tiempo de retardo de activación en una ejecución y parámetros de decaimiento temporal (para sinapsis), se pueden definir desde el módulo administrador de procesos puntuales. Cuando se implementan en una red como sinapsis, los parámetros del proceso puntual se definen en el constructor de sinapsis para una célula de red particular. ^{[ 10 ]} Los gráficos que describen los ejes de voltaje, conductancia y corriente a lo largo del tiempo se pueden usar para describir cambios en el estado eléctrico en la ubicación de cualquier segmento de la célula. Neuron permite gráficos de cambio tanto en puntos individuales a lo largo del tiempo como a lo largo de una sección completa a lo largo del tiempo. ^{[ 11 ] [ 12 ]} Se puede configurar la duración de la ejecución. Todos los procesos puntuales, incluidos los que representan células o sinapsis de neuronas artificiales, y todos los gráficos reflejan la duración.