Descripción

En el curso “Bioelectricidad” se realiza una introducción a la descripción cuantitativa de la actividad eléctrica en células excitables, principalmente en nervio y músculo. Se analizan los mecanismos que generan los potenciales en las membranas, las características de voltaje-corriente de las membranas de las células, soluciones a la ecuación de cable, el modelo Hodgkin-Huxley de las acciones de potencial, la propagación de estas acciones en los axones y potenciales generados en las superficies del cuerpo. Durante el curso se realiza amplio modelamiento fisiológico, para aplicar los modelos teóricos utilizados en los campos de la electrofisiología y la bioelectricidad

Adicionalmente, se estudia la aplicación de la ingeniería a la neurociencia incluyendo áreas tan diversas como los modelos de la función neuronal y las tecnologías de interface entre cerebro y máquina, basándose en el contexto de las interfaces y prótesis neurales. Dentro de los temas del curso se encuentra los principios y tecnologías de aplicaciones neurológicas y clínicas, estimuladores cerebrales, estimulación de la médula espinal, estimulación eléctrica funcional (FES), la interfaz cerebro-computadora para el control motor, prótesis visual artificial y dispositivos auditivos para la percepción sensorial aumentada. A largo del curso los estudiantes resuelven problemas asociados a estas tecnologías, utilizando Matlab, Simulink, y diversos modelos matemáticos que los definen.

Contenidos

Potenciales y corrientes bioeléctricos y canales iónicos de las membranas (8 horas)

• (1h) Ecuación de Nernst-Planck
• (0.5h) Estructura de las membranas
• (1h) Potencial de Nernst
• (1h) Modelo de conductancia paralela
• (0.5h) Estructura de los canales
• (0.5h) Canales iónicos: Métodos biofísicos
• (0.5h) Cinética de los canales
• (3h) Introducción al modelo de la membrana de Hodgkin y Huxley

Acciones de potencial (10 horas)

• (0.5h) Qué es un acción de potencial?
• (1h) Comportamiento no lineal de la membrana
• (1.5h) Origen del acción de potencial, voltajes de reposo y pico
• (2.5h) Ecuaciones de Hodgkin Huxley
• (3h) Simulación del acción de potencial en la membrana
• (1.5h) Características del acción de potencial

Propagación de los acciones de potencial (8 horas)

• (1h) Ecuaciones de Cable
• (1h) Corrientes de circuitos locales durante la propagación
• (2h) Matemáticas de la propagación de los acciones de potencial
• (2h) Soluciones numéricas para la propagación de los acciones de potencial
• (1h) Restricciones de la velocidad de propagación
• (1h) Propagación en fibras nerviosas no mielinizadas

Estimulación eléctrica de tejido exitable (6 horas)

• (1h) Célula esférica única
• (1h) Condiciones lineares pre umbral
• (1h) Constantes de espacio y tiempo
• (1h) Soluciones en equilibrio
• (1h) Soluciones con tiempo variable
• (1h) Respuesta a estímulos de corriente pre y post umbral

Electrofisiología cardiaca (7 horas)

• (1h) Naturaleza eléctrica de la comunicación intracelular.
• (1h) Vector cardiaco.
• (1.5h) Derivaciones y eje eléctrico.
• (2.5h) ECG
• (1h) Potenciales de superficie corporal derivados de la distribución de potenciales cardiacos. Músculo esqueletal (3 horas)
• (1h) Estructura muscular
• (1h) Teoría de desplazamiento de los miofilamentos
• (1h) Excitación – contracción

Estimulaciones eléctricas funcionales (4 horas)

• (1h) Tipos de electrodos.
• (1h) Comportamiento tejido – electrodo
• (1h) Excitación nerviosa
• (1h) Aplicaciones clínicas

 EEG y neuro – robótica (8 horas)

• (2h) Interfaces cerebro-computadora
• (2h) Neuro – robótica aplicada
• (2h) EEG
• (2h) Neuro - prótesis (extremidades, retina, coclear)

Competencias

POR DEFINIR