source: project/ode/trunk/examples/carelli05.scm @ 7329

Last change on this file since 7329 was 7329, checked in by Ivan Raikov, 12 years ago

Renamed the hhsbp extension to hhsm, and changed the API to allow for any rate transformer.

  • Property svn:executable set to *
File size: 6.0 KB
Line 
1;;
2;; _ Whole Cell Stochastic Model Reproduces the Irregularities Found
3;; in the Membrane Potential of Bursting Neurons_
4;;
5;; Pedro V. Carelli, Marcelo B. Reyes, Jose C. Sartorelli, and Reynaldo D. Pinto
6;;
7;; J Neurophysiol 94: 1169 1179, 2005.
8;;
9
10(require-extension srfi-40)
11(require-extension random-mtzig)
12(require-extension ode-macros)
13(require-extension ode-waveform)
14(require-extension ode-lambda)
15(require-extension ode-hhs)
16(require-extension ode-hhsm)
17
18(define I_stim_seed (random-mtzig:init))
19
20(define I_stim_strm
21  (let ((sample (lambda () (normal-sample (random-mtzig:randn! I_stim_seed) 10.0 50.0))))
22    (let loop ((v (sample)))
23      (stream-delay (stream-cons v (loop (sample)))))))
24
25(define carelli05
26  (with-ode-system carelli05
27                   (;; membrane potential
28                    (state v  = -65)
29                   
30                    ;; Ca2+ concentration, uM
31                    (const Ca0    = 0.5)
32                    (state Ca     = 370)
33                    (const f      = 14.96) ;; uM/nA
34                    (const tau_Ca = 200) ;; ms
35                   
36                    ;; stimulus current
37                    (waveform (I_stim (interp1d (step 1.5) (source ,I_stim_strm))))
38                   
39                    ;; model parameters
40                    (const C_m      = 1)  ;; Specific membrane capacitance, 1 uF/cm^2
41                   
42                    (const Area = 6.28e4) ;; Membrane area, um^2
43                   
44                    ;; Reversal potentials, mV
45                    (const E_Na     = 50)
46                    (const E_Kd     = -80)
47                    (const E_KCa    = -80)
48                    (const E_A      = -80)
49                    (const E_L      = -50) 
50                    (const E_H      = -20)
51                   
52                    ;; Ionic conductances, mS/cm^2
53                   
54                    (const g_L      = 0.01)
55                   
56                    (ionic conductance (Na
57                                        (gbar  200)
58                                        (initial-m 0.02) 
59                                        (initial-h 0.7)
60                                        (gamma 3) 
61                                        (delta 1)
62                                        (minf  (/ 1 (+ 1 (exp (/ (+ v 25.5) -5.29)))))
63                                        (hinf  (/ 1 (+ 1 (exp (/ (+ v 48.9) 5.18)))))
64                                        (taum  (- 2.64 (/ 2.52 (+ 1 (exp (/ (+ v 120) -25))))))
65                                        (tauh  (* (/ 1.34 (+ 1 (exp (/ (+ v 62.9) -10))))
66                                                  (+ 1.5 (/ 1 (+ 1 (exp (/ (+ v 34.9) 3.6)))))))
67                                        ;; these properties are used by the Markov-chain variant of the model
68                                        (density 100)
69                                        (area    Area)
70                                        (phi     20)))
71                   
72                   
73                    (ionic conductance (CaT
74                                        (gbar 2.5)
75                                        (gamma 3) 
76                                        (delta 1)
77                                        (initial-m 0.01) 
78                                        (initial-h 0.7)
79                                        (minf  (/ 1 (+ 1 (exp (/ (+ v 27.1) -7.2)))))
80                                        (hinf  (/ 1 (+ 1 (exp (/ (+ v 32.1) 5.5)))))
81                                        (taum  (- 43.4 (/ 42.6 (+ 1 (exp (/ (+ v 68.1) -20.5))))))
82                                        (tauh  (- 210  (/ 179.6 (+ 1 (exp (/ (+ v 55) -16.9))))))
83                                        ;; these properties are used by the Markov-chain variant of the model
84                                        (density  1.25)
85                                        (area     Area)
86                                        (phi      20)))
87                   
88                   
89                    (ionic conductance (CaS
90                                        (gbar  4)
91                                        (gamma 3) 
92                                        (delta 1)
93                                        (initial-m 0.01) 
94                                        (initial-h 0.7)
95                                        (minf  (/ 1 (+ 1 (exp (/ (+ v 33) -8.1)))))
96                                        (hinf  (/ 1 (+ 1 (exp (/ (+ v 60) 6.2)))))
97                                        (taum  (+ 2.8  (/ 14  (+ (exp (/ (+ v 27) 10)) (exp (/ (+ v 70) -13))))))
98                                        (tauh  (+ 120  (/ 300 (+ (exp (/ (+ v 55) 9)) (exp (/ (+ v 65) -16))))))
99                                        ;; these properties are used by the Markov-chain variant of the model
100                                        (density  1.9904)
101                                        (area     Area)
102                                        (phi      20)))
103                   
104                   
105                    (ionic conductance (A
106                                        (gbar 50)
107                                        (gamma 3) 
108                                        (delta 1)
109                                        (initial-m 0.01) 
110                                        (initial-h 0.7)
111                                        (minf  (/ 1 (+ 1 (exp (/ (+ v 27.2) -8.7)))))
112                                        (hinf  (/ 1 (+ 1 (exp (/ (+ v 56.9) 4.9)))))
113                                        (taum  (- 23.2 (/ 20.8 (+ 1 (exp (/ (+ v 32.9) -15.2))))))
114                                        (tauh  (- 77.2  (/ 58.4 (+ 1 (exp (/ (+ v 38.9) -26.5))))))
115                                        ;; these properties are used by the Markov-chain variant of the model
116                                        (density  25)
117                                        (area     Area)
118                                        (phi      20)))
119                   
120                   
121                   
122                    ;; In cases where delta=0, there is no inactivation,
123                    ;; and therefore the h expressions are omitted
124
125                    (ionic conductance (KCa
126                                        (gbar  5)
127                                        (gamma 4) 
128                                        (delta 0)
129                                        (initial-m 0.1) 
130                                        (minf  (* (/ Ca (+ 3 Ca)) (/ 1 (+ 1 (exp (/ (+ v 28.3) -12.6))))))
131                                        (taum  (- 180.6 (/ 150.2 (+ 1 (exp (/ (+ v 46) -22.7))))))
132                                        ;; these properties are used by the Markov-chain variant of the model
133                                        (density  2.5)
134                                        (area     Area)
135                                        (phi      20)))
136                   
137                   
138                    (ionic conductance (Kd
139                                        (gbar 100)
140                                        (gamma 4) 
141                                        (delta 0)
142                                        (initial-m 0.1) 
143                                        (minf  (/ 1 (+ 1 (exp (/ (+ v 12.3) -11.8)))))
144                                        (taum  (- 14.4  (/ 12.8  (exp (/ (+ v 28.3) -19.2)))))
145                                        ;; these properties are used by the Markov-chain variant of the model
146                                        (density  50)
147                                        (area     Area)
148                                        (phi      20)))
149                   
150                   
151                    (ionic conductance (H
152                                        (gbar 0.1)
153                                        (gamma 1) 
154                                        (delta 0)
155                                        (initial-m 0.5) 
156                                        (minf  (/ 1 (+ 1 (exp (/ (+ v 75) 5.5)))))
157                                        (taum  (/ 2.2 (+ (exp (/ (+ v 169.7) -11.6)) (exp (/ (- v 26.7) 14.3)))))
158                                        ;; these properties are used by the Markov-chain variant of the model
159                                        (density  5e-5)
160                                        (area     Area)
161                                        (phi      20)))
162                   
163                   
164                    ;; Assuming external Ca2+ concentration of 3000 uM
165                    (E_Ca = (* 12.5  (ln (/ 3000 Ca))))
166                   
167                    ;; Ionic currents
168                    (I_Na   = (* g_Na  (- v E_Na)))
169                    (I_CaT  = (* g_CaT (- v E_Ca)))
170                    (I_CaS  = (* g_CaS (- v E_Ca)))
171                    (I_A    = (* g_A   (- v E_A)))
172                    (I_KCa  = (* g_KCa (- v E_KCa)))
173                    (I_Kd   = (* g_Kd  (- v E_Kd)))
174                    (I_H    = (* g_H   (- v E_H)))
175                    (I_L    = (* g_L   (- v E_L)))
176                   
177                    ;; Calcium buffer
178                    (d (Ca) = (* (neg (/ 1 tau_Ca)) (+ (* f (+ I_CaT I_CaS)) Ca (neg Ca0))))
179                   
180                    (d (v)  = (/ (- I_stim I_L I_Na I_CaT I_CaS I_A I_KCa I_Kd I_H) C_m))
181                   
182                   
183                    (print ((value t) (value v) (value I_stim))
184                           (every 10) ))
185
186  (let* ((carelli05-1 (ode:hhs-transformer carelli05))
187#|       
188         (carelli05-1 (ode-transform carelli05-1
189                                       ((n_Na = (+ m0h0_Na m1h0_Na m2h0_Na m3h0_Na
190                                                   m0h1_Na m1h1_Na m2h1_Na m3h1_Na))
191                                        (n_CaT = (+ m0h0_CaT m1h0_CaT m2h0_CaT m3h0_CaT
192                                                    m0h1_CaT m1h1_CaT m2h1_CaT m3h1_CaT))
193                                        (guards (= total_Na (round n_Na))
194                                                (= total_CaT (round n_CaT))))))
195|#
196         (carelli05-2 (ode:waveform-transformer carelli05-1 ))
197         (carelli05-3 (ode:lambda-transformer carelli05-2 ))
198         )
199    carelli05-3)))
200
201(define system-name 'carelli05)
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.