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2016, Número 2

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Rev Mex Ing Biomed 2016; 37 (2)


Desarrollo de un simulador de los experimentos clásicos y actualizados de fijación de voltaje de Hodgkin y Huxley

Reyes-Lazalde A, Reyes-Monreal M, Pérez-Bonilla ME

Idioma: Español
Referencias bibliográficas: 30
Paginas: 135-148
Archivo PDF: 1281.73 Kb.


RESUMEN

Los estudios de Hodgkin y Huxley fueron el punto de partida de la generación de modelos matemáticos que explican, reproducen y predicen los resultados experimentales del comportamiento de los canales iónicos sensibles a voltaje del axón. Los altos costos de estos experimentos impiden su implementación en la práctica docente de licenciatura. Una alternativa didáctica son los experimentos virtuales mediante simuladores computacionales. En este trabajo se presenta el desarrollo de un simulador que reproduce paso a paso los experimentos clásicos de Hodgkin y Huxley sobre las conductancias de los canales dependientes de voltaje del axón gigante de calamar. El simulador fue desarrollado en lenguaje Visual Basic ver 5.0 para ambiente Windows®. Está formado de cuatro módulos: (1) simulación de corrientes iónicas; (2) experimentos clásicos de Hodgkin y Huxley; (3) versión actual del modelo; (4) potenciales de acción. Consta de pantallas de interfaz que permiten simular y calcular los valores de las variables relacionadas con la conductancia de los canales. El usuario puede realizar una cantidad ilimitada de experimentos virtuales que le facilitarán la comprensión del tema.


REFERENCIAS (EN ESTE ARTÍCULO)

  1. Curran J, Mohler PJ. “Alternativeparadigms for ion channelopathies:Disorders of ion channel membranetrafficking and posttranslationalmodification,”Annu. Rev. Physiol.(online), vol. 77, pp. 9.1-9.20, 2015.DOI: 10.1146/annurev-physiol-021014-071838.

  2. Kullmann DM. “Neurological channel-opathies,”Ann. Rev. Neurosci.,vol. 33, pp. 151-172, 2010. DOI:10.1146/annurev-neuro-060909-153122.

  3. Av-Ron E, Byrne JH, BaxterDA. “Teaching basic principlesof neuroscience with computersimulations,”JUNE, vol. 4 no. 2, pp.A40-A52, 2006.

  4. Demir SS. “An quantitative electro-physiology training resource forsimulation-basedteachingandlearning,”Conf. Proc. IEEE Eng.Med.Biol.Soc.IEEE, vol.7, pp.5169-5171, 2004.DOI:10.1109/IEMBS.2004.1404439.

  5. Qing-li Q. “Electrophysiology coursewith quantitative method,”ITIME,vol. 1, pp. 706-710, 2009. DOI:10.1109/ITIME.2009.5236332.

  6. Alegría-Baños JA, Álvares-Romo E,Arredondo-Mendoza G, et al.Manualde prácticas de laboratorio de fisiología.2011-2012.[revisado 25/08/2015] http://www.facmed.unam.mx/fm/pa/2010/practicas/practicas_fisiologia.pdf

  7. Gerstner W, Sprekeler H, DecoG. “Theory and simulation inneuroscience,”Science, vol.338,pp.60-65, 2012.DOI:10.1126/science.1227356.

  8. Hernández OE, Zurek EE. “Teachingand learning the Hodgkin-Huxleymodel based on software developedin NEURON’s programming languagehoc,”BMC Med. Educ, vol. 13, no. 70pp. 1-9, 2013. DOI: 10.1186/1472-6920-13-70.

  9. Carnevale NT, Hines ML.The neuronbook. New York, NY: CambridgeUniversity Press, 2006.

  10. Ribaric S, Kordas M. “Teachingcardiovascularphysiologywithequivalent electronic circuits in apractically oriented teaching module,”Adv. Physiol. Educ, vol. 35,pp.149-160, 2011.DOI:10.1152/advan.00072.2010.

  11. Bower JM, Beeman D.The book ofGENESIS. 2nd Ed, TELOS Springer-Verlag (New York), 1998.

  12. Hodgkin A, Huxley A. “Currents carriedby sodium and potassium ions,”J.Physiol, vol. 116, pp. 449-472, 1952a.DOI: 10.1113/jphysiol.1952.sp004717

  13. Hodgkin A, Huxley A. “Thecomponents of membrane conductancein the giant axon of Loligo,”J. Physiol,vol. 116, pp. 473-496, 1952b. DOI:10.1113/jphysiol.1952.sp004718

  14. Hodgkin A, Huxley A. “The dualeffect of membrane potential onsodium conductance in the giantaxon of Loligo,”J. Physiol, vol.116, pp. 497-506, 1952c. DOI:10.1113/jphysiol.1952.sp004719

  15. Hodgkin A, Huxley A. “Quantitativedescription of membrane current andits application to conduction andexcitation in nerve,”J. Physiol, vol.117, pp. 500-544, 1952d. DOI:10.1113/jphysiol.1952.sp004764

  16. Johnston D, Wu MS.Foundations ofcellular neurophysiology, MIT PressCambridge (Massachusetts), 1995.

  17. DewhurstD.“Computer-basedalternatives in higher education: past,present and future,”ALTEX, vol. 23,no. 3/06, pp. 197-201, 2006.

  18. Race P.The Open Learning Handbook.Kogan Page (London), 1994.

  19. Heerman DW, Fuhrmann TT.“Teaching physics in the virtualuniversity: the mechanics toolkit,”Comput. Phys. Commun, vol. 127,pp. 11-15, 2000. DOI: 10.1016/S0010-4655(00)00033-3.

  20. Clarke K. “The use of microcomputersimulations in undergraduate neuro-physiology experiments,”ATLA, vol.14, pp. 134-140, 1987.

  21. Dewhurst D, Brown GJ, MehanAS. “Microcomputer simulations oflaboratory experiments in physiology,”ATLA, vol. 15, pp. 280-289, 1998.

  22. Leathard HL, Dewhurst D. “Comparisonof the cost-effectiveness of a computerassisted learning program with atutored demonstration to teachintestinal motility to medical students,”Assoc. Learn. Technol, vol. 3, pp. 118-125, 1995.

  23. Hughes IE. “Do computer simulationsof laboratory practicals meet learningneeds?,”Trends. Pharmacol. Sci,vol.22, pp.71-74, 2001.DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0165-6147(00)01605-9.

  24. Gruber FP, Dewhurst D. “Alternativesto animal experimentation inbiomedical education,”ALTEX, vol. 21,Suppl. 1, pp. 33-48, 2004.

  25. Vinardell MP. “Actividades de EURCA(European Resource Center forAlternatives in Higher Education) en eldesarrollo e implantación de métodosalternativos al uso de animales endocencia,”Edusfarm, vol. 2, pp. 1-7,2007.

  26. Abud FM. “MeISE: Metodología deingeniería de software educativo,”Rev.Int. Educ. Ing, vol. 2, no. 1, pp. 1-9,2009.

  27. Dewhurst D. “Is it possible to meetthe learning objectives of undergraduatepharmacology classes with non-animalmodels?,”AATEX, vol. 14, pp. 21-25,2007.

  28. Moore J, Stuart AE. “Neurons in action:computer simulations with NeuroLab,”J. Undergrad. Neurosc. Educ, vol. 2,no. 2, pp. 6-7, 2004.

  29. Reyes Lazalde A, Pérez ME, FuchsOL, Reyes M. “Interactive simulators tostudy the passive properties of the axonand the dendritic tree,”Rev. Mex. Ing.Biomedica, vol. 33, no.1, pp. 29-40,2012.

  30. Cronin J.Mathematical aspectsof Hodgkin-Huxley neural theory.Cambridge University Press (NewYork), 1987.




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