|
Архив публикацийТезисыXXVI-ая конференцияМоделирование нарушения нейрогенеза при действии тяжелых ускоренных заряженных частиц и его влияния на функционирование нейронных сетей гиппокампаОбъединенный институт ядерных исследований, Россия, 141980, Дубна, ул. Жолио-Кюри 6 1 стр. (принято к публикации)В последние годы развитие радиационной терапии опухолей головного мозга, а также опасность для дальних космических полетов, возникающая от потока галактического излучения из тяжелых частиц, привели к пересмотру устоявшихся положений о радиорезистентности центральной нервной системы (ЦНС) [1]. В экспериментальных условиях были выявлены нарушения различных видов памяти, обучения, моторных функций и другие расстройства. Анализ современных исследований свидетельствует о том, что гиппокамп является одним из наиболее чувствительных участков ЦНС при облучении. Субгранулярная зона гиппокампа содержит радиочувствительную популяцию делящихся клеток, участвующих в нейрогенезе, поэтому детальное исследование данных процессов является очень важной задачей. Однако, чтобы предсказать какую-либо когнитивную дисфункцию, существующие модели нейрогенеза должны дополняться функциональными моделями нейронных сетей, отражающими специфическое функционирование нервных клеток, чему и посвящена настоящая работа.
В работе произведено обобщение известных моделей [2] протекания нейрогенеза гиппокампа после облучения пучками протонов и тяжелых ионов различной энергии и доз. Гибель клеток-предшественников и незрелых нейронов, вызванная облучением, здесь рассчитывалась на основе модели выживаемости, основанной на детальном учете клеточных событий. Начальными условиями в ней служили зависимости выхода труднорепарируемых двунитевых разрывов ДНК от параметров облучения, вычисленные методом Монте-Карло моделирования процессов в треках заряженных частиц с использованием кода Geant4-DNA. Кинетические уравнения, описывающие численность нейронов, решались численно в системе Wolfram Mathematica, а нейронные сети зубчатой извилины (dentate gyrus) и аммонового рога (cornu Ammonis) гиппокампа моделировались с использованием пакета NEURON. Показано, что для небольших доз тяжелых ионов модификация сети, вызванная изменением соотношения между зрелыми и незрелыми нейронами, а также клетками различной морфологии, приводит к значительному изменению активности и нарушению обработки информации. Литература
1. Григорьев А.И., Красавин Е.А., Островский М.А. К оценке риска биологического действия галактических тяжёлых ионов в условиях межпланетного полёта // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова 99, 2013, 273-280.
2. Cacao E., Cucinotta F.A. Modeling Heavy-Ion Impairment of Hippocampal Neurogenesis after Acute and Fractionated Irradiation // Radiation Research 186, 2016, 624-637. |
