fa مدل سازی و بررسی پاسخ پروتئین های رودوپسین به تابش نور لیزر با قابلیت کاربرد در کنترل اپتوژنتیکی فوق سریع تخصصی Special پژوهشي Research <strong><span style="color:#231F20;"><span style="font-family:b nazanin;">اپتوژنتیک تلفیقی از مهندسی ژنتیک و سیستمهای انتقال نور می باشد که می تواند برای فعال سازی و یا مهار یک جمعیت نورونی با دقت فضائی و زمانی بالا بکار رود. چانلروداپسین ها یک گروه از پروتئینهای حساس به نور می باشند که می توانند با دقت میلی ثانیه نورون را تحریک نمایند. چندین خصوصیت این پروتئین، دقت کنترل اپتوژنتیکی را محدود می نماید. بطور مثال خیلی از سلولها عصبی نمی توانند در بازه فرکانسی 40 هرتز فعالیت نمایند. </span></span></strong><strong><span style="font-family:b nazanin;">به همین منظور در این مقاله با انتخاب دو گونه</span></strong> <strong><span style="font-family:b nazanin;">از آپسین</span></strong> <strong><span style="font-family:b nazanin;">ها</span></strong><strong><span dir="LTR">ChRwt </span></strong><strong><span style="font-family:b nazanin;">&nbsp;و </span></strong><strong><span dir="LTR">ChETA</span></strong><strong><span style="font-family:b nazanin;"> و با</span></strong> <strong><span style="font-family:b nazanin;">استفاده از مدل 4 حالته چرخه ی فوتونی و مدل هاجکین-هاکسلی، دینامیک جریان عبوری از این مولکول ها و پاسخ نورون هیپوکمپ میانی تحت پروتکل های تابشی مختلف بررسی شده است. نتایج نشان دادند که عملکرد </span></strong><strong><span dir="LTR">ChETA</span></strong><strong><span style="font-family:b nazanin;"> و </span></strong><strong><span dir="LTR">ChRwt</span></strong><strong><span style="font-family:b nazanin;"> در فرکانس های کم تقریبا مشابه است؛ به گونه</span></strong> <strong><span style="font-family:b nazanin;">ای که برای هر پالس یک پتانسیل فعالیت مشاهده می شود. اما</span></strong> <strong><span style="font-family:b nazanin;">به دلیل محدودیت های </span></strong><strong><span dir="LTR">ChRwt</span></strong><strong><span style="font-family:b nazanin;"> در فرکانس های تابشی بالا </span></strong><strong><span dir="LTR">Hz</span></strong><strong><span style="font-family:b nazanin;"> (200-40)، شامل ایجاد اسپایک های اضافی و حذف اسپایک ها درپروتکل های تابشی طولانی، دیگر آپسین ها مانند </span></strong><strong><span dir="LTR">ChETA</span></strong><strong><span style="font-family:b nazanin;">، با دینامیک سریع تر با ایجاد یک اسپایک در هر پالس و پاسخ های پایدار در نورون ها باعث بهبود راندمان آزمایشات اپتوژنتیک میشوند.&nbsp; &nbsp;&nbsp;</span></strong><strong><span style="color:#231F20;"><span style="font-family:b nazanin;"></span></span></strong> Optogenetics is a combination of genetics and light delivery systems that can be used for exciting or silencing subpopulations of neurons, with a high spatiotemporal precision. Channelrhodopsins-2 (ChR2) are a class of light sensitive proteins that can drive spiking with millisecond precision to regulate neural activity.<br> There are several properties for this protein that have limited the precision of optogenetic control. For example, many cells can not follow ChR2-driven spiking above the gamma (~40 Hz) range in sustained trains. In this paper we simulated photocurrent kinetics of new variants of ChR2 such as ChRwt and ChETA based on Hudgkin-Huxley model in hippocampal pyramidal cell model with various optostimulation protocols. Obtained results show that functionality both of ChRwt and ChETA is the same and with each optical pulse stimulation there is a neural firing spike. But because of limitation in mechanism of ChRwt at high light-pulse frequencies (50-200 Hz), there is extra spikes as well as pike failure in prolonged illumination. Other fast opsins such as ChETA would enhance the efficacy of optogenetics experiments by evoking one action potential per light pulse, in addition to establishing stable spikes in prolonged illuminations. اپتوژنتیک, آپسین, اسپایک, مدل چرخه ی فوتونی, مدل هاجکین و هاکسلی , فوق سریع Optogenetic, Opsin, Spike, Photocycle model, Hodgkin and Huxley model, Ultrafast 569 572 http://opsi.ir/browse.php?a_code=A-10-1-1435&slc_lang=fa&sid=1 Zahra Noraepour زهرا نورائی پور 10031947532846006538 10031947532846006538 Yes Laser and Plasma Research Institute, Shahid Beheshti University پژوهشکده لیزر و پلاسما، دانشگاه شهید بهشتی Mohammad Ismail Zibaii محمد اسماعیل زیبائی 10031947532846006539 10031947532846006539 No Laser and Plasma Research Institute, Shahid Beheshti University پژوهشکده لیزر و پلاسما، دانشگاه شهید بهشتی Leila Dargahi لیلا درگاهی 10031947532846006540 10031947532846006540 No Neuroscience Research Center, Shahid Beheshti University of Medical Sciences مرکز تحقیقات علوم اعصاب، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی hamid Latifi حمید لطیفی 10031947532846006541 10031947532846006541 No Laser and Plasma Research Institute, Shahid Beheshti University پژوهشکده لیزر و پلاسما، دانشگاه شهید بهشتی