Ανασκόπηση της Βιβλιογραφίας και Προσομοίωση Μοντέλων Νευρωνικών Κυκλωμάτων Σχετικών με τη Σχιζοφρένεια

Διπλωματική Εργασία uoadl:2878825 30 Αναγνώσεις

Μονάδα:
Κατεύθυνση Βιοπληροφορική
Πληροφορική
Ημερομηνία κατάθεσης:
2019-07-19
Έτος εκπόνησης:
2019
Συγγραφέας:
Σακαβέλης Αθανάσιος
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Ηλίας Μανωλάκος, Καθηγητής, Τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών, ΕΚΠΑ
Πρωτότυπος Τίτλος:
Ανασκόπηση της Βιβλιογραφίας και Προσομοίωση Μοντέλων Νευρωνικών Κυκλωμάτων Σχετικών με τη Σχιζοφρένεια
Γλώσσες εργασίας:
Ελληνικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Ανασκόπηση της Βιβλιογραφίας και Προσομοίωση Μοντέλων Νευρωνικών Κυκλωμάτων Σχετικών με τη Σχιζοφρένεια
Περίληψη:
Η σχιζοφρένεια είναι μια πολύ σύνθετη ψυχική διαταραχή του κεντρικού νευρικού συστήματος η οποία πλήττει σχεδόν το 1% του παγκόσμιου πληθυσμού. Χαρακτηρίζεται από πληθώρα συμπτωμάτων που κατηγοριοποιούνται σε θετικά (όπως ψευδαισθήσεις, παραληρηματικές ιδέες), αρνητικά (όπως επίπεδα συναισθήματα, κοινωνική απόσυρση) και γνωσιακά (όπως δυσκολίες μάθησης και προσοχής). Τα αίτια της εμφάνισης της νόσου είναι μάλλον ένας συνδυασμός παραγόντων, τόσο γενετικών όσο και περιβαλλοντικών, ωστόσο αιτιώδη γονίδια της ασθένειας δεν έχουν ακόμα εντοπιστεί. Επιπλέον, παρότι η σχιζοφρένεια έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον της παγκόσμιας ερευνητικής κοινότητας για μεγάλο διάστημα, ακομα στερούμαστε αποτελεσματικών θεραπειών. Οι υποκείμενοι μοριακοί μηχανισμοί της νόσου εξακολουθούν να είναι μόνο εν μέρει κατανοητοί και έτσι τα τρέχοντα αντιψυχωτικά φάρμακα μπορεί να παρουσιάζουν σοβαρές παρενέργειες και ουσιαστική μεταβλητότητα απόκρισης μεταξύ των ασθενών. Στις μέρες μας είναι πλέον ευρέως αποδεκτό πως οι συνδυαστικές θεραπείες που στοχεύουν σε ποικίλους υποδοχείς, ίσως είναι η απάντηση σε μια πιο αποτελεσματική αντιμετώπιση των διαφόρων συμπτωμάτων της νόσου.
Κατά την τελευταία δεκαετία, η πολυπλοκότητα της ασθένειας σε συνδυασμό με τη διαθεσιμότητα μεγάλης υπολογιστικής δύναμης ώθησε το ενδιαφέρον προς τη μαθηματική μοντελοποίηση της νόσου σε πλήθος υπολογιστικών (in silico) ερευνητικών προσπαθειών. Αρκετές προσπάθειες εφαρμογής μοντέλων συστημάτων διαφορικών εξισώσεων έχουν πραγματοποιηθεί τόσο για τη διερεύνηση της δυναμικής συμπεριφοράς όσο και της ανάλυσης των ιδιοτήτων σταθερότητας νευρωνικών κυκλωμάτων κλειστού βρόχου των οποίων η δυσλειτουργία πιστεύεται ότι σχετίζεται με τα συμπτώματα της νόσου και τα οποία εμπλέκουν διαφορετικούς τύπους διεγερτικών και ανασταλτικών νευρώνων. Στη συγκεκριμένη διπλωματική εργασία επιχειρούμε αρχικά μία ανασκόπηση της σύγχρονης βιβλιογραφίας αναφορικά με τους κύριους βιολογικούς μηχανισμούς που εμπλέκονται στην παθογένεση της νόσου. Στη συνέχεια, εστιάζουμε στην παρουσίαση προσεγγίσεων μοντελοποίησης δυναμικών συστημάτων νευρωνικών κυκλωμάτων που έχουν προταθεί και σχετίζονται με τη νόσο. Τέλος, επικεντρωνόμαστε στην υλοποίηση σε γλώσσα προγραμματισμού Matlab, ενός συγκεκριμένου μοντέλου νευρωνικού κυκλώματος του προμετωπιαίου φλοιού που σχετίζεται με τα αρνητικά και γνωσιακά συμπτώματα της ασθένειας (και αναπτύχθηκε από τον Dr.Tanaka) ενώ παράλληλα διερευνούμε τη δυναμική του συμπεριφορά κατά την μεταβολή των παραμέτρων του. Ο κύριος στόχος αυτής της εφαρμογής ήταν να αναπτυχθούν οι ιδέες αλλά και να αποτελέσει τη βάση για μια μελλοντική ιεραρχική μοντελοποίηση η οποία θα ενσωματώνει μοντέλα νευρωνικών κυκλωμάτων σε συνδυασμό με τα υποκείμενα μοντέλα συναπτικών φαινομένων μοριακού επιπέδου, για μια πιο λεπτομερή μελέτη των πολύπλοκων μηχανισμών που πιστεύεται πως σχετίζονται με τη σχιζοφρένεια.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Τεχνολογία – Πληροφορική
Λέξεις-κλειδιά:
Νευρωνικά Κυκλώματα, Σχιζοφρένεια, Δυναμικά Συστήματα, Μαθηματική Μοντελοποίηση, Βιολογικά Συστήματα
Ευρετήριο:
Ναι
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
7
Εικονογραφημένη:
Ναι
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
63
Αριθμός σελίδων:
107
Athanasios Sakavelis.pdf (6 MB) Άνοιγμα σε νέο παράθυρο