Set of Simulators of the Electrophysiology of the A-Type Potassium Current (IA) in Neurons / Conjunto de Simuladores de la Electrofisiología de la Corriente de Potasio Tipo-A (IA) en Neuronas

ABSTRACT

Abstract The A-type potassium current (IA) participates in important brain functions, including neuronal excitability, synaptic integration, and regulation of action potential patterns and firing frequency. Based on the characterization of its electrophysiological properties by current and voltage clamp techniques, mathematical models have been developed that reproduce IA function. For such models, it is necessary to numerically solve equations and utilize hardware with special speed and performance characteristics. Since specific software for studying IA is not found on the Internet, the aim of this work was to develop a set of simulators grouped into three computer programs (1) IA Current, (2) IA Constant-V Curves and (3) IA AP Train. These simulators provide a virtual reproduction of experiments on neurons with the possibility of setting the current and voltage, which allows for the study of the electrophysiological and biophysical characteristics of IA and its effect on the train of action potentials. The mathematical models employed were derived from the work of Connor et al., giving rise to Hodgkin-Huxley type models. The programs were developed in Visual Basic® and the differential equation systems were simultaneously solved numerically. The resulting system represents a breakthrough in the ability to replicate IA activity in neurons.

RESUMEN

Resumen La corriente de potasio tipo-A (IA) tiene importantes funciones cerebrales como excitabilidad neuronal, integración sináptica y regulación de patrones de potenciales de acción y la frecuencia de disparo. Sus propiedades electrofisiológicas se han caracterizado mediante técnicas de fijación de corriente y de voltaje. A partir de estos conocimientos se desarrollaron modelos matemáticos que reproducen su función. La cantidad de ecuaciones a resolver hace que se requiera de hardware con velocidad y potencia especiales. Un software específico para el estudio propio de la corriente IA no se ha encontrado en Internet. En este trabajo se presenta un conjunto de simuladores agrupados en tres programas de cómputo (1) Corriente IA, (2) Curvas Constante-V y (3) Tren-IA, que permiten reproducir los experimentos con técnicas de fijación de corriente y de voltaje para estudiar las características electrofisiológicas y biofísicas de la corriente IA, e investigar el efecto que tiene en el tren de potenciales de acción. Los modelos matemáticos utilizados fueron derivados de los trabajos de Connor et al., dando origen a modelos tipo Hodgkin y Huxley. Los programas fueron desarrollados en Visual Basic®. Los sistemas de ecuaciones diferenciales fueron resueltos simultáneamente de forma numérica. Los programas desarrollados contribuyen a solucionar la carencia de este tipo de programas.