MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
■001000017160607
■00520250211151048
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798381968309
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31141031
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a574.191
■1001  ▼aPi,  Ziqi.
■24510▼aDynamics  of  the  Artificial  Axon
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  California,  Los  Angeles▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a140  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-09,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Zocchi,  Giovanni.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  California,  Los  Angeles,  2024.
■520    ▼aThe  "Artificial  Axon"  (AA)  is  a  synthetic  excitable  system  developed  in  the  Zocchi  lab,  constructed  with  the  minimal  biological  components.  Based  on  traditional  black  lipid  membrane  setups,  the  AA  is  the  first  cell-free  platform  capable  of  producing  action  potentials  (APs)  in  time.  This  dissertation  details  the  results  of  my  work  with  the  AA,  using  the  voltage  gated  potassium  channel  KvAP  as  the  active  ingredient.  First,  I  report  on  experimental  measurements  with  the  AA  near  the  threshold  for  firing  APs,  a  critical  point  of  the  system.  In  particular,  a  delay  in  firing  occurs  due  to  the  presence  of  a  saddle  node  bifurcation,  and  a  scaling  exponent  for  this  delay  is  measured.  Supplemented  by  numerical  results,  I  show  that  this  behavior  near  the  critical  point  has  correspondence  to  the  real  neuron,  due  to  the  universal  nature  of  the  dynamics  near  a  critical  point.  Next,  I  will  characterize  the  AA  in  terms  of  its  phenomenology.  Using  a  minimal  3D  model  based  on  the  Hodgkin-Huxley  model,  I  construct  a  qualitative  phase  diagram  in  the  parameter  space  of  the  system.  The  existence  of  limit  cycle  regions  in  this  phase  diagram  indicates  that  the  AA  is  capable  of  generating  self  sustaining  AP  trains  with  just  a  single  ion  channel.  The  analysis  also  shows  that  the  AA,  having  just  one  channel  species  with  inactivation,  possesses  all  the  same  dynamics  as  a  two  ion  species  system  without  inactivation,  such  as  the  Morris-Lecar  model  for  the  muscle  fiber  of  the  giant  barnacle.  This  result  is  followed  by  measurements  of  the  effective  inactivation  and  recovery  rates  for  our  minimal  model,  qualitatively  placing  the  AA  with  KvAP  on  the  phase  diagram.  Finally,  I  will  present  work  on  an  experimental  system  consisting  of  two  AA  connected  by  electronic  "synapses",  and  explore  the  feasibility  of  constructing  an  autonomous  oscillator  with  such  a  configuration.  The  connection  of  two  AAs  serves  as  a  first  step  for  our  long  term  goal  of  AA  based  networks.  The  dissertation  concludes  with  a  short  discussion  on  future  directions  for  the  Artificial  Axon  system. 
■590    ▼aSchool  code:  0031.
■650  4▼aBiophysics
■650  4▼aCondensed  matter  physics
■650  4▼aPhysics
■653    ▼aAction  potential
■653    ▼aArtificial  Axon  system
■653    ▼aDynamics
■653    ▼aSynthetic  biology
■653    ▼aMorris-Lecar  model
■690    ▼a0786
■690    ▼a0611
■690    ▼a0605
■71020▼aUniversity  of  California,  Los  Angeles▼bPhysics  0666.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-09B.
■790    ▼a0031
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17160607▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books