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क्रिया विभव सिम्युलेटर

इस सिमुलेशन के समीकरण

C_m dV/dt = I_stim − g_Na m³h (V − E_Na) − g_K n⁴ (V − E_K) − g_L (V − E_L)
Vझिल्ली विभव (अंदर घटा बाहर)विश्राम में −65 mV पर; क्रिया विभव इसे एक मिलीसेकंड के लिए लगभग +40 mV तक ले जाता है
C_mझिल्ली धारिता1 µF/cm²: पतली लिपिड परत संधारित्र की तरह आवेश रखती है
I_stimउद्दीपन धारा I_stim (µA/cm²)पल्स चलने तक डाली जाती है
g_Na, g_K, g_Lअधिकतम चालकताएँस्क्विड के विशाल एक्सॉन में 120, 36 और 0.3 mS/cm², काम कर रहे चैनलों के हिस्से से गुणा
I_Na, I_Kसोडियम और पोटैशियम धाराएँऋणात्मक का अर्थ अंदर की ओर: चढ़ते समय सोडियम अंदर आता है, उतरते समय पोटैशियम बाहर जाता है

मौजूदा मानों के साथ:

E = (R T ÷ z F) ln([आयन]_बाहर ÷ [आयन]_अंदर)
E_Naसोडियम साम्य विभवNa⁺ बाहर लगभग 8 गुना अधिक सांद्र है, इसलिए यह तब तक अंदर खिंचता है जब तक अंदर लगभग +50 mV न हो जाए
E_Kपोटैशियम साम्य विभवK⁺ अंदर लगभग 24 गुना अधिक सांद्र है, इसलिए इसके चैनल वोल्टता को −77 mV की ओर खींचते हैं
Tतापमान T (°C)RT ÷ F को थोड़ा बढ़ाता है और हर 10 °C पर हर गेट को 3 गुना तेज़ करता है

मौजूदा मानों के साथ:

dx/dt = φ (α_x(V) (1 − x) − β_x(V) x), x = m, h, n
mसोडियम सक्रियण गेटवोल्टता बढ़ते ही तेज़ी से खुलता है: वह धनात्मक पुनर्भरण जो क्रिया विभव बनाता है
hसोडियम निष्क्रियण गेटधीरे बंद होता है और कुछ ms बंद रहता है: दुर्दम्य अवधि
nपोटैशियम सक्रियण गेटधीरे खुलता है और वोल्टता को वापस नीचे लाता है, विश्राम से नीचे तक
φताप गुणक 3^((T − 6.3) ÷ 10)हॉजकिन और हक्सले ने 6.3 °C पर मापा
देहली: इस पल्स अवधि के लिए क्रिया विभव उत्पन्न करने वाली सबसे छोटी I_stim
I_देहलीउद्दीपन आज़माकर पाई गईक्रिया विभव सब या कुछ नहीं होता: देहली से नीचे झिल्ली वापस आ जाती है, ऊपर पूरा क्रिया विभव होता है, उद्दीपन चाहे जितना हो

मौजूदा मानों के साथ:

क्रिया विभव सिम्युलेटर का उपयोग कैसे करें

  1. झिल्ली विश्राम में, लगभग −65 mV पर, शुरू होती है और एक उद्दीपन पल्स पाती है। सोडियम चैनल (नीले) खुलते हैं, पीले Na⁺ आयन अंदर दौड़ते हैं, वोल्टता उछलती है, फिर पोटैशियम चैनल (नारंगी) खुलते हैं और बैंगनी K⁺ आयन बाहर निकलकर इसे वापस नीचे लाते हैं। क्रिया विभव के दौरान झिल्ली की पट्टी लाल चमकती है।
  2. उद्दीपन धारा को चित्र के नीचे दिखाई गई देहली से कम करें और उद्दीपित करें दबाएँ: वोल्टता थोड़ा उठती है और बिना क्रिया विभव के लौट आती है। देहली से ऊपर हर बार पूरा क्रिया विभव होता है, उद्दीपन कितना भी तेज़ हो। यही सब-या-कुछ-नहीं नियम है।
  3. उद्दीपन दोहराएँ पर टिक करें और दुर्दम्य अवधि देखने के लिए दर बढ़ाएँ: कुछ सौ पल्स प्रति सेकंड से ऊपर झिल्ली हर पल्स पर फ़ायर नहीं कर पाती। सोडियम चैनल (TTX) या पोटैशियम चैनल (TEA) रोकें, या झिल्ली को गर्म करें, और वोल्टता, गेट और धाराओं के चार्ट में क्रिया विभव का आकार बदलते देखें।

अक्सर पूछे जाने वाले सवाल

क्रिया विभव का कारण क्या है?

वोल्टता-नियंत्रित सोडियम चैनल। एक छोटा विध्रुवण इनमें से कुछ को खोलता है; सोडियम अंदर आकर झिल्ली को और विध्रुवित करता है, जिससे और चैनल खुलते हैं: एक धनात्मक पुनर्भरण जो वोल्टता को सोडियम साम्य विभव, लगभग +50 mV, की ओर ले जाता है। एक मिलीसेकंड के अंदर सोडियम चैनल निष्क्रिय हो जाते हैं और धीमे पोटैशियम चैनल खुलते हैं, इसलिए पोटैशियम बाहर जाता है और वोल्टता गिरती है, कुछ पल के लिए विश्राम से भी नीचे।

देहली क्या है?

वह वोल्टता, या उद्दीपन, जिस पर सोडियम का अंदर आना उसका विरोध करने वाली पोटैशियम और रिसाव धाराओं से आगे निकल जाता है, और धनात्मक पुनर्भरण कमान संभाल लेता है। यहाँ इसे चुनी गई पल्स अवधि के लिए क्रिया विभव उत्पन्न करने वाली सबसे छोटी उद्दीपन धारा के रूप में दिया गया है; छोटी पल्स को ज़्यादा धारा चाहिए।

दुर्दम्य अवधि क्या है?

क्रिया विभव के लगभग एक मिलीसेकंड बाद तक कोई उद्दीपन दूसरा क्रिया विभव नहीं कर सकता, क्योंकि सोडियम चैनल निष्क्रिय होते हैं (h गेट बंद है): पूर्ण दुर्दम्य अवधि। अगले कुछ मिलीसेकंड तक सामान्य से तेज़ उद्दीपन चाहिए, जब तक h वापस आता है और पोटैशियम चैनल अभी खुले हैं: सापेक्ष दुर्दम्य अवधि। यह तय करती है कि न्यूरॉन कितनी तेज़ी से फ़ायर कर सकता है और क्रिया विभव को एक्सॉन पर एक ही दिशा में चलाती है।

हॉजकिन-हक्सले समीकरण क्या हैं?

वह मॉडल जिसे एलन हॉजकिन और एंड्रयू हक्सले ने 1952 में स्क्विड के विशाल एक्सॉन पर अपने मापों के अनुसार बनाया, और जिसके लिए उन्हें मिलकर नोबेल पुरस्कार मिला। यह झिल्ली को एक संधारित्र मानता है जिसके साथ सोडियम, पोटैशियम और रिसाव चालकताएँ समानांतर में हैं, और गेट m, h और n वोल्टता पर निर्भर दरों से खुलते-बंद होते हैं। सिमुलेशन उनके मूल मानों के साथ उनके समीकरणों को 0.01 ms के कदमों में हल करता है।

यह कहता है कि WebGL बंद है।

3D दृश्य के लिए WebGL चाहिए, जो हर आधुनिक ब्राउज़र में होता है। ब्राउज़र सेटिंग में हार्डवेयर एक्सेलरेशन बंद होने या बहुत पुराने ग्राफ़िक्स ड्राइवर से यह बंद हो सकता है। हार्डवेयर एक्सेलरेशन चालू करें या दूसरा ब्राउज़र आज़माएँ।

क्या कुछ अपलोड होता है?

नहीं। सिमुलेशन आपका अपना ब्राउज़र WebGL से बनाता है; कहीं कुछ नहीं भेजा जाता, और पेज लोड होने के बाद यह ऑफ़लाइन भी चलता रहता है।

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