Ученые БФУ им. И. Канта совместно с коллегами из Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского и ИТ-кампуса «НЕЙМАРК» разработали новую компьютерную модель эпилепсии. В отличие от традиционных моделей она учитывает взаимодействие двух ключевых компонентов нервной ткани — сети нейронов и сети астроцитов, вспомогательных клеток головного мозга.
Исследователи выяснили, что астроциты способны подавлять эпилептические приступы, контролируя волны гиперактивности нейронов, которые вызывают судороги. Это стало возможным благодаря моделированию внутриклеточных процессов, в частности изменений концентрации ионов кальция и инозитолтрифосфата, ответственных за работу астроцитов.
Длительные приступы сопровождаются увеличением в мозговой ткани уровня глутамата — молекулы, активирующей астроциты. В ответ астроциты выделяют специальные молекулы, которые тормозят передачу возбуждающих сигналов между нейронами, что позволяет спонтанно прекратить гиперактивность.
В настоящее время препараты против эпилепсии ориентированы на нейроны, однако они неэффективны приблизительно в трети случаев. Новое исследование открывает перспективу лечения, направленного на укрепление функций астроцитов как природного механизма подавления приступов.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Computers in Biology and Medicine.
Эти результаты способны положить начало разработке инновационных методов терапии эпилепсии, что особенно важно в условиях высокого распространения этого неврологического заболевания — им страдают около 50 миллионов человек по всему миру.
«Нам удалось создать математическую модель ансамбля нейронов, которая максимально точно воспроизводит поведение мозга в состоянии эпилептического припадка. Более того, тонкая настройка модели позволила добиться совпадения статистики появления припадков с данными, наблюдаемыми у лабораторных животных с эпилепсией. Это окончательно доказало ключевую роль астроцитов в процессах развития и, самое главное, в прекращении эпилептических припадков. В дальнейшем мы планируем верифицировать полученные результаты на клинических данных разных эпилептиформных патологий, а затем на этой основе разработать систему поддержки принятия врачебных решений, которая позволит предсказывать возникновение патологической активности», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Сусанна Гордлеева, доктор физико-математических наук, руководитель центра нейроморфных вычислений Университета «НЕЙМАРК», директор НИИ нейронаук Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского.
Источник: Пресс-служба РНФ.