Prírodou inšpirované algoritmy

Kompartmentálny model

Kompartmentálny model

Podľa (Kopčo, 2003) sa dá detailná morfólógia neurónu modelovať tak, že sa neurón rozdelí na diskrétne úseky s približne konštantnými vlastnosťami (napätie, šírka, kapacita atď.). Šírenie signálov potom možno simulovať numericky. Často sa neurón delí aj na niekoľko tisíc kompartmentov (oddielov), pričom platí, že čím sú kompartmenty menšie, tým je celková presnosť simulácie vyššia.

Nasleduúci obrázok predstavuje elektrickú schému pre generický (všeobecný) kompartment.

Vm predstavuje membránový potenciál medzi bodom vo vnútri kompartmentu a uzemňovacím symbolom mimo bunky. Membránová kapacita Cm sa môže nabíjať alebo vybíjať, podľa toku prúdu z alebo do bunky, pričom sa mení Vm. Tento prúd môže pochádzať od priľahlých kompartmentov, od iónov prechádzajúcich cez iónové kanály alebo od momentálnej injektáže (Iinject) vo vnútri kompartmentu. Priľahlé kompartmenty majú membránové potenciály Vm' a Vm'' a rozdiel v potenciále cez axiálne (osové) rezistancie Ra' a Ra'' môže spôsobiť, že prúd vstupuje do kompartmentu resp. ho opúšťa. "Prepúšťajúca" rezistancia Rm a s ňou asociovaný rovnovážny potenciál Em, reprezentujú pasívne kanály a rezistor so šípkou vo vnútri reprezentuje jednu z možných premenlivých konduktancií, ktoré sú špecifické pre niektoré ióny alebo kombináciu iónov. Sú reprezentované konduktanciou (treba si uvedomiť, že konduktancia sa v závislosti od smeru mení (viď kompartmentálny model neurónu v (Kopčo, 2003)). Každá z týchto konduktancií má asociovaný rovnovážny potenciál, reprezentovaný batériou označenou Ek. Rovnovážny potenciál je hodnota Vm, pri ktorej nie je žiaden sieťový tok iónov konduktanciou.

Pri modelovaní každého kompartmentu vychádzame z rovnice (1). Možno ju upraviť (viď elektrickú schému generického kompartmentu) na tvar (2).