انتخاب محاسبات مدار عصبی

Neuronal Circuit Computation of Choice

مقدمه 
مدل سازی Spiking شبکه چیست؟
مکانیسم مدار بازگشتی برای تصمیم گیری 
بستر عصبی یک آستانه تصمیم گیری
تبادل سرعت- دقت 
مقایسه بین مدل دریفت- دیفیوژن و مدل مدار عصبی 
انتخاب مبتنی بر ارزش متعادل
مدار تصمیم گیری با یادگیری وابسته به پاداش
دوپامین و پلاستیسیته سیناپتیک
محاسبه بازگشت از طریق سیناپس ها( Computation of Returns by Synapses) : قانون تطبیق از طریق بهسازی
رفتار انتخاب تصادفی در بازی سکه های مطابق 
پاداش حافظه و تقویت یادگیری در مقیاس های زمانی چندگانه 
استنتاج احتمالاتی 
بررسی انحراف از رفتار منطقی با ارائه یک مثال
نتیجه گیری
منابع

مقدمه 
     آزمایش های رفتاری با استفاده از انواع مختلف پارادایم های وظیفه ای به شکل گیری دو دسته گسترده از مدل های ریاضی برای تصمیم گیری منجر شده است. از یک سو ، مدلهای نمونه گیری متوالی، تجمعات اطلاعاتی را که در گذر زمان به نمایش درمی آیند توصیف میکند و دقت عملکرد را تعیین نموده و زمان واکنش دهی را در وظایف ادراکی و حافظه ای نشان میدهد. سوی دیگر، مدل های نظریه بازی و مدل های یادگیری تقویتی ، مربوط به رفتار انتخابی پویا هستند که بر اساس حداکثر سازی سود و ارتباط متقابل با محیط های دیگر و عوامل تصمیم گیری می باشند. ین مدل ها بدلیل توصیف کمی داده های رفتاری و ارزیابی اندیشه های نظری در فرآیندهای شناختی تصمیم گیری مهم هستند. با این حال، برای درک صحیح اساس بیولوژیکی رفتار تصمیم گیری، ساخت مدل های واقعی مدار عصبی بسیار مهم است زیرا به ما این امکان را می دهد که ماشین های عصبی و انبوهی از شبکه های عصبی جمعی پویا را در زیر لایه های تصمیم گیرنده ی مغز کشف کنیم. این امکان به تازگی و به لطف پیشرفت های صورت گرفته در نوروفیزیولوژی حیوانات ، تصویربرداری انسانی و تئوری های جدید به وجود آمده است. در این فصل به خلاصه پیشرفت های اخیر در این زمینه پرداخته شده است. مکانیسم های بیولوژیکی و مدل های مدار عصبی در رفتار های انتخابی مورد بحث قرار گرفته اند و یک چارچوب منسجم برای تصمیم گیری ادراکی ارائه شده است ( به فصل 9 مراجعه شود) و رفتار های انتخابی مبتنی بر ارزش (به فصل مراجعه کنید 20) به شکل یک مدل مدار عصبی بازگشتی که دارای انعطاف پذیری سیناپسی وابسته به پاداش است، ارائه گردیده است. 

مدل سازی Spiking شبکه چیست؟
آزمایشات فیزیولوژیکی در رفتار حیوانات برای کشف سیگنال های عصبی با جنبه های خاص تصمیم گیری حیاتی مرتبط هستند. مدل سازی عصبی مبتنی بر بیوفیزیک می تواند مکانیزم های مدار را که موجب بروز سیگنال های مشاهده شده عصبی می شوند ترسیم نموده و اصول محاسباتی کلیدی را در سطح مفهومی شناسایی کند. در خصوص سوالات خاصی در مورد تصمیم گیری مانند آنچه در ادامه بحث شده است، مهم است که بتوانیم شلیک عصبی پتانسیل های عمل و یا خوشه های عصبی (سیگنال های الکتریکی اغلب از نظر ریاضی به عنوان نقاط فرایند توصیف می شود ؛ به فصل 5 مراجعه کنید) را شناسایی کنیم که از طریق آن نورون ها اطلاعات را انتقال می دهند و با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. به این منظور، سلولهای تکی را می توان با استفاده از یک مدل عصبی اسپیکینگ توصیف کرد و نه با یک مدل سرعت شلیک . انتخاب مناسب برای انجام این نوع از مدل های جایگزین ،بکارگیری مدل نشتی ادغام و شلیک و یا مدل Hodgkin-Huxley است. چنین مدلی با اندازه گیری های فیزیولوژیکی، مانند ثابت الکتریکی زمان غشاء سلول عصبی و عملکرد خروجی ورودی (سرعت شلیک به عنوان عملکرد ا جریان ورودی سیناپسی)، که می تواند برای انواع مختلف سلول ها مانند سلول های هرمی بازتابی و مهاری درون سلولی کالیبره گردد.

لازم به ذکر است که در یک مدل مبتنی بر بیوفیزیک، سیناپس ها نیز باید با دقت مدلسازی شوند. بر خلاف مدل های ارتباطی که در آن جفت شدن بین نورون ها معمولا یک عمل لحظه ای تاشی از از فعالیت شلیک است، سیناپس ها ثابت زمانی لازم برای برانگیخته شدن و افت مورد نیاز خود را دارند و این خواص را بطور مجموع نشان میدهند. این یک ویژگی مهم در این کلاس از مدل است زیرا پویایی های سیناپتیک یک عامل حیاتی در تعیین زمان ادغام یک مدار عصبی اختصاص داده شده به تصمیم گیری بوده و همچنین در کنترل ثبات یک شبکه قوی تکراری نیز اهمیت دارند. هنگامی که این “بلوک های ساختمانی” (سلول های تکی و سیناپس ها) برای یک مدل خاص بوجود آمده است، از آنها برای ساختن یک شبکه با یک ساختار قابل اعتماد بیولوژیکی استفاده میشود. یک تشکیلات مدار معمولی فرض ب معمول، در واقع یک تحریک محلی بین نورونهای انتخابی مشابه است که با یک مهار سراسری در کل شبکه ادغام شده است. تعادل پویا بین تحریک سیناپسی و مهار یکی دیگر از ویژگی های میکرو شبکه غشایی است که به طور فزاینده ای از نظر تجربی به رسمیت شناخته شده و در مدل های شبکه ی غشایی بکار گرفته میشود.

تنظیمات اپی ژنتیک mRNAs و miRNAs به وسیله غذاداروها

Epigenetic Regulations of mRNAs and miRNAs by Nutraceuticals

چکیده

14-1- پیشگفتار

14-2- تنظیمات اپی ژنتیک mRNAها در سرطان‌ها

14-3- تنظیمات اپی ژنتیک بیان miRNA در سرطان‌ها

14-4- تنظیمات اپی ژنتیک mRNAها و miRNAها در غذاداروها

14-5- نتیجه‌گیری‌ها و چشم‌اند

منابع

چکیده

هر دوی تغییرات ژنتیکی و تنظیمات اپی ژنتیک ژن ها می‌توانند منجر به رشد سرطان‌های انسانی شوند. با این حال، مطالعات اخیر نشان داده‌اند که تغییرات ژنتیکی به طور قابل توجهی نه تنها منجر به توسعه سرطان می‌شوند بلکه همچنین مسئول پیشرفت سرطان به بیماری متاستاتیک هستند. تنظیمات اپی ژنتیک ژن‌های خاص در سلول‌های سرطانی انسان شامل متیلاسیون DNA، استیلاسیون، تغییر هیستون، بازسازی سلول‌های نوکلئوزی، و تنظیمات RNA بدون کدگذاری کوچک شامل تنظیمات میکرو-RNAها (miRANAs) هستند. در میان بسیاری از تنظیمات اپی ژنتیک، متیلاسیون DNA، شایع‌ترین رویداد است و به طور گسترده‌ای برای شناخت مکانیسم‌های تنظیمات اپی ژنتیک ژن‌ها مورد مطالعه قرار گرفته است. هایپرمتیلاسیون DNA در دنباله های پروموتر ژن سرکوب کننده تومور یا miRNAs سرکوبگر رخ می‌دهد که منجر به کاهش تنظیمات در بیان miRNAs یا mRNAs سرکوبگر تومور در توسعه و پیشرفت سرطان‌های مختلف می‌شود. جالب توجه است که مطالعات اخیر نشان داده‌اند چند عامل طبیعی غیر سمی شناخته شده به عنوان غذادارو، شامل ایزوفلاون، کوکومین، (-)-اپیگالوستاچین-3-گالت، رسوراترول، ایندول-3-کاربینول، 3,3’-دی ایندولیل متان، و لیکوپین می‌توانند DNA را در محل‌های هایپرمتیلاسیون خود، متیل‌زدایی کنند یا هیسون را مدولاسیون کنند، که این‌ها نشان دهنده نقش‌های بالقوه آن‌ها در تنظیمات اپی ژنتیک mRNAs یا miRNAs هستند. این تنظیمات اپی ژنتیک mRNAs و miRNAs می‌توانند یکی از مکانیسم‌های مولکولی باشند که غذاداروها با استفاده از آن‌ها پیشرفت سرطان و عوامل سرطان‌زا را مهار می‌کنند، و بنابراین، غذاداروها یا مشابهات ترکیبی آن‌ها می‌توانند به عنوان عوامل متیل‌زدای جدید برای درمان بدخیمی‌های انسان عمل کنند.

14-5- نتیجه‌گیری‌ها و چشم‌اندازها

شواهد فزاینده نشان می‌دهند که تنظیمات اپی ژنتیک mRNAs و miRNAs توسط متیلاسیون DNA و تطبیق هیستون دارای نقش‌های مهمی در توسعه و پیشرفت سرطان هستند؛ بنابراین، هدف‌گذاری روی به هم ریختن تنظیمات اپی ژنتیک در سرطان‌ها رویکردی کلیدی و موثر برای مبارزه بر علیه سرطان‌ها است. چندین داروی اپی ژنتیک و مهار کننده HDAC ترکیب شده و در آزمایش‌های اپی ژنتیک برای بیان مجدد ژن‌های سرکوبگر تومور برش داده شده به صورت غیر نرمال مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با این حال، عوارض جانبی مضر عوامل متیلاسیون‌زدا و مهار کننده‌های دی استیلاز هیستون، کاربرد گسترده‌تر این عوامل برای استقبال از اثرات سودمند آن‌ها را محدود می‌سازند. بنابراین، استفاده از غذاداروهای غیر سمی، شامل ایزوفلاون، کورکومین، EGCG، رسوراترول، I3C، DIM، و لیکوپین برای متیل‌زدایی توالی‌های DNA یا مهار HDACs می‌تواند به لحاظ اپی ژنتیک، تنظیمات بیان mRNAs و miRNAs را بهم ریزد.

Abstract

Both genetic alterations and epigenetic regulations of genes could lead to the development of human cancers. However, recent studies have shown that epigenetic alteration contributes signifi cantly not only to the development of cancer but also responsible for the progression of cancer to metastatic disease. The epigenetic regulations of specifi c genes in human cancer cells include DNA methylation, acetylation, histone modifi cation, nucleosome remodeling, and small non-coding RNA regulation including the regulation of microRNAs (miRNAs). Among many epigenetic regulations, DNA methylation is the most common event and has been well studied for understanding the mechanisms of epigenetic regulation of genes. The DNA hypermethylation occurs in the promoter sequences of tumor suppressor gene or tumor suppressive miRNAs leading to the down-regulation in the expression of tumor suppressor mRNAs or miRNAs, resulting in the development and progression of various cancers. Interestingly, recent studies have shown that several non- toxic natural agents known as nutraceuticals including isofl avone, curcumin, (−)-epigallocatechin-3-gallate, resveratrol, indole-3-carbinol, 3,3′-diindolylmethane, and lycopene could demethylate DNA at their hypermethylation sites or modulate histone, demonstrating their potential roles in the epigenetic regulation of mRNAs and miRNAs. These epigenetic regulations of mRNAs and miRNAs could be one of the molecular mechanisms by which nutraceuticals inhibit carcinogenesis and cancer progression, and thus either nutraceuticals or their synthetic analogs could serve as novel demethylating agents for the treatment of human malignancies.

14-5- Conclusions and Perspectives

Mounting evidence suggests that epigenetic regulations of mRNAs and miRNAs by DNA methylation and histone modifi cation play important roles in cancer development and progression; therefore, targeting the epigenetic deregulations in cancers is a key and effective approach to fi ght against cancers. Several epigenetic drugs or HDAC inhibitors have been synthesized and used in epigenetic therapy trials to re- express abnormally silenced tumor suppressor genes. However, the adverse side- effects of the demethylating agents and histone deacetylase inhibitors limit the broader application of these agents to appreciate their benefi cial effects. Therefore, using non-toxic nutraceuticals including isofl avone, curcumin, EGCG, resveratrol, I3C, DIM, and lycopene to demethylate DNA sequences or inhibit HDACs could epigenetically deregulate the expression of tumor suppressive mRNAs and miRNAs.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تنظیمات اپی ژنتیک mRNAs و miRNAs به وسیله غذاداروها

Epigenetic Regulations of mRNAs and miRNAs by Nutraceuticals