نيورون (برنامج)

يُمكّن برنامج Cell Builder المستخدم من إنشاء وتعديل هياكل الخلايا على شكل رسومات عصوية. تُشكّل هذه الأجزاء أساس المناطق المتميزة وظيفيًا في العصبون. ^{[ 4 ]}

يستطيع المستخدم تحديد مجموعات متميزة وظيفيًا من المقاطع. يمكن تسمية المقاطع المتفرعة من بعضها البعض بـ"التغصنات"، بينما يمكن تسمية مقطع آخر منفرد ينشأ من المقطع المركزي نفسه بـ"المحور العصبي". كما يمكن للمستخدم تحديد معايير تتغير على أساسها قيم معينة كدالة عبر المقطع. على سبيل المثال، يمكن تعريف طول المسار على طول مجموعة فرعية كمجال، ويمكن بعد ذلك تحديد الدوال على طوله لاحقًا. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

يستطيع المستخدم اختيار أقسام فردية أو مجموعات، وتحديد معايير دقيقة للطول والقطر والمساحة لكل قسم أو مجموعة. ويمكن ضبط أي من هذه القيم كدالة للطول أو أي معيار آخر للقسم المعني. كما يمكن للمستخدم تحديد عدد القطاعات الوظيفية في القسم، وهو ما يُعدّ استراتيجية لتحسين الدقة المكانية. فكلما زاد عدد القطاعات، زادت دقة معالجة Neuron للوظيفة في القسم. وتُمثل القطاعات النقاط التي يمكن ربط مديري عمليات النقاط بها. ^{[ 7 ]}

يُمكن للمستخدمين تحديد الوظائف الحركية والفيزيولوجية الكهربائية عبر المجموعات الفرعية والأقسام. يأتي برنامج Neuron مزودًا بنموذج احتمالي لحركية محاور الحبار العملاق وفقًا لنموذج هودجكين-هاكسلي ^{[ 8 ]} ، بالإضافة إلى وظيفة لنمذجة حركية قنوات التسريب السلبية . يُمكن إضافة كلتا الوظيفتين، والخصائص التي تصفانها، إلى غشاء الخلية المُنشأة. يُمكن ضبط قيم معدل التسريب، وموصلية الصوديوم، وموصلية البوتاسيوم لنمذجة هذه الحركية كدوال ضمن نطاق مُعامل. تُصبح القنوات متاحة للتنفيذ في غشاء الخلية.

يستطيع المستخدم إنشاء نماذج قنوات حساسة للجهد وأخرى حساسة للرابطة . يدعم برنامج Channel Builder قنوات النقاط المحلية، والتي تُستخدم عادةً للقنوات الكبيرة المفردة التي يُراد نمذجة وظيفتها، بالإضافة إلى القنوات العامة التي يمكن تحديد كثافتها عبر الخلية. ويمكن تحديد أقصى موصلية، وجهد الانعكاس، وحساسية الرابطة، ونفاذية الأيونات، فضلاً عن الديناميكيات الدقيقة للحالات الانتقالية باستخدام متغيرات التنشيط والتثبيط، بما في ذلك الموصلية التفاضلية. ^{[ 9 ]}

يُتيح برنامج Neuron إنشاء نماذج مختلطة، مُكوّنة من خلايا اصطناعية وعصبونات. تعمل الخلايا الاصطناعية بشكل أساسي كعمليات نقطية مُدمجة في الشبكة. لا تتطلب الخلايا الاصطناعية سوى عملية نقطية ذات معايير مُحددة. يُمكن للمستخدم إنشاء بنية وديناميكيات خلايا الشبكة. كما يُمكنه إنشاء نقاط تشابك عصبي باستخدام عمليات نقطية مُحاكاة كنماذج أولية. يُمكن التلاعب بمعايير هذه العمليات النقطية لمحاكاة الاستجابات التثبيطية والتنشيطية. يُمكن وضع نقاط التشابك العصبي على أجزاء مُحددة من الخلية المُنشأة، حيث تتصرف، مرة أخرى، كعمليات نقطية، باستثناء أنها حساسة لنشاط عنصر ما قبل التشابك. يُمكن إدارة الخلايا. يُنشئ المستخدم الشبكة الأساسية لخلايا الشبكة، مُستخدماً خلايا الشبكة المُكتملة سابقاً كنماذج أولية. يُمكن تحديد الاتصالات بين خلايا المصدر ونقاط التشابك العصبي المستهدفة على خلايا أخرى. تُصبح الخلية التي تحتوي على نقطة التشابك العصبي المستهدفة عنصر ما بعد التشابك، بينما تعمل خلايا المصدر كعناصر ما قبل التشابك. يمكن إضافة أوزان لتحديد قوة تنشيط المشبك العصبي بواسطة الخلية قبل المشبكية. ويمكن تفعيل خيار الرسم البياني لعرض مخطط بياني للنبضات العصبية عبر الزمن لكل عصبون على حدة.

يأتي برنامج Neuron مزودًا بمجموعة كبيرة من أدوات المحاكاة. ومن أبرزها، أنه يتضمن العديد من "العمليات النقطية"، وهي عبارة عن دوال بسيطة تُطبق على جزء محدد من الخلية. تشمل هذه العمليات محاكاة الجهد ، والوصلات الموضعية ، والأقطاب الكهربائية المفردة ، وتثبيت التيار ، بالإضافة إلى محاكاة العديد من المشابك العصبية. تتميز عمليات المشابك العصبية بقدرتها على نمذجة شدة التحفيز التي تتغير بشكل غير خطي مع مرور الوقت. يمكن وضع هذه العمليات على أي جزء من أي قسم من الخلية المُنشأة، سواء كانت فردية أو ضمن شبكة، ويمكن تحديد قيمها الدقيقة، بما في ذلك سعة التحفيز ومدته، ووقت تأخير التنشيط في دورة التشغيل، ومعاملات اضمحلال الوقت (للمشابك العصبية)، من خلال وحدة إدارة العمليات النقطية. عند تطبيقها في شبكة كمشابك عصبية، تُحدد معلمات العمليات النقطية في مُنشئ المشابك العصبية لخلية شبكة معينة. ^{[ 10 ]} يمكن استخدام الرسوم البيانية التي تصف محاور الجهد، والموصلية، والتيار مع مرور الوقت لوصف التغيرات في الحالة الكهربائية عند أي جزء من الخلية. يسمح برنامج Neuron بإنشاء رسوم بيانية للتغيرات عند كل من النقاط الفردية مع مرور الوقت، وعبر قسم كامل مع مرور الوقت. ^{[ 11 ] [ 12 ]} يمكن تحديد مدة التشغيل. جميع العمليات النقطية، بما في ذلك تلك التي تمثل الخلايا أو المشابك العصبية للخلايا العصبية الاصطناعية، وجميع الرسوم البيانية تعكس المدة.