MLISO, a computer simulation of experiments to illustrate the cellular basis of intestinal muscle activity

Abstract

An interactive program illustrating a number of concepts on the cellular basis of the intestinal peristaltis and the regulatory actions of the autonomic nervous system (ANS) on the duodenal contractile activity is presented. The program shows the isometric mechanical responses elicited by the duodenum to a number of experimental conditions and pharmacological drugs in a way that is consistent with real laboratory practicals. A selection of experiments demonstrates the dependence of extracellular calcium for the smooth muscle activity, the effects of membrane potential changes, the effects of ANS receptor agonists and antagonists, the role of the Na⁺-K⁺-ATPase and the effects of temperature or oxygen changes on the myogenic muscle activity. The software was developed to run on IBM compatible computers under DOS and Windows environments and makes use of high-resolution graphic simulations derived from real experiments which are displayed on a simulated oscilloscope and the students are expected to make qualitative assessments and to draw conclusions from the data collected directly from the screen oscilloscope. The cognitive aspects of the software makes it is suitable for undergraduate and graduate students from an assortment of biomedical sciences and have been designed to be used under a tutored framework but also as learning resource for individual study by the students.

Resumen

Se presenta un programa interactivo creado para ilustrar conceptos básicos de los mecanismos celulares subyacentes al peristaltismo intestinal y el papel regulador del sistema nervioso autónomo (SNA). El programa muestra las respuestas mecánicas isométricas producidas por diferentes condiciones experimentales y agentes farmacológicos de forma realista y similar a las obtenidas en clases prácticas convencionales. Mediante una selección de experimentos, se demuestra la dependencia de calcio extracelular en la actividad del músculo liso, los efectos de los cambios del potencial de membrana, los efectos de agonistas y antagonistas del SNA, el papel de la Na⁺-K⁺-ATPasa y los efectos de los cambios de temperatura y presión de oxígeno sobre la actividad miogénica del músculo liso intestinal. El software ha sido desarrollado para ordenadores compatibles IBM bajo entorno DOS o Windows, utilizando experimentos reales que son presentados en un osciloscopio simulado que emplea imágenes de alta resolución. Esta simulación permitiría a los estudiantes realizar valoraciones cualitativas y obtener conclusiones directamente desde el osciloscopio en pantalla. Por sus contenidos, este software es adecuado para estudiantes y licenciados de diversas titulaciones biomédicas y ha sido desarrollado para ser utilizado en un entorno tutorizado de prácticas simuladas, aunque también puede emplearse como una herramienta para el aprendizaje individual.