Modelado y simulación computacional de los efectos eléctricos de la desmielinización en neuronas piramidales y de sus posibles terapias farmacológicas

Abstract

[ES] Las neuronas son células excitables capaces de transmitir impulsos eléctricos. Ciertas neuronas se encuentran con vainas de mielina alrededor de su axón que favorecen en la transmisión de la señal eléctrica aumentando la velocidad de propagación. No obstante, existen enfermedades que producen desmielinización y, en consecuencia, alteraciones electrofisiológicas y de conducción del potencial de acción que reducen la velocidad de propagación. En el presente trabajo, se pretende lograr revertir este efecto mediante la determinación de una terapia farmacológica que resulte eficiente. Con ese propósito, se ha modificado un modelo computacional realizado en Matlab sobre la desmielinización de neuronas con la finalidad de añadir el efecto de los fármacos sobre las corrientes iónicas y se ha realizado un software capaz de calcular la velocidad de propagación a lo largo del axón. Se ha empleado una neurona piramidal IB en penacho para simular la pérdida de mielina por espesor y la reducción de mielina por longitud. A la misma vez que se ha simulado la pérdida de mielina, se han aplicado los efectos de los fármacos que modificaban INaF, IKDR, IK2, IKA, IKM e INaP. Los resultados muestran una mayor eficacia en el uso de fármacos que aumenten la apertura de canales INaF y fármacos que provoquen el cierre de canales IKM, haciéndose notorias diferencias entre la pérdida de mielina radial y la pérdida longitudinal.

[EN] Neurons are excitable cells capable of transmitting electrical impulses. Certain neurons are found with myelin sheaths around their axon that favor the transmission of the electrical signal increa sing the speed of propagation. However, there are diseases that produce demyelination and, consequently, electrophysiological alterations and conduction of the action potential that reduce the speed of propagation. In the present work, it is intended to reverse this effect by determining a pharmacological therapy that is efficient. For this purpose, a computational model carried out in Matlab on the demyelination of neurons has been modified in order to add the effect of drugs on ionic currents and software capable of calculating the speed of propagation along the axon has been made. A pyramidal neuron IB in tuft has been used to simulate myelin loss by thickness and myelin reduction by length. At the same time that the loss of myelin has been simulated, the effects of the drugs that modified INaF, IKDR, IK2, IKA, IKM and INaP have been applied. The results show a greater efficacy in the use of drugs that increase the opening of channels INaF and drugs that cause the closure of channels IKM, becoming noticeable certain differences between the loss of radial myelin and longitudinal loss.