ИА «Ореанда-Новости» Научное издание Cell Report со ссылкой на пресс-службу Медицинского центра Седарс-Синай (CSMC) сообщило, что американские нейрофизиологи создали первую работоспособную компьютерную модель нейрона с учётом его изменений ввиду динамики внешней среды или мутаций генов внутри клетки.

Научный сотрудник CSMC Костас Анастасиу, на чьи слова ссылается пресс-служба центра, заявил, что в случае вычисления определённого влияния на работу клетки пяти десятков генов нужно будет «отключить» каждый участок ДНК, что приведёт к немалым временным потерям. Методика, предлагаемая группой учёных из США, позволит сразу определить последствия генетических модификаций в клетке исходя из анализа любой группы генов.

В сравнении с полупроводниками в компьютерах нейроны способны воспринимать и реагировать на разнородные аналоговые сигналы из внешней среды, суммируя их. В итоге получается сложная картина взаимодействия нейрона с окружающими его клетками, в результате которой он может реагировать, а может и не реагировать на сигнал, при это на сигналы одного типа он может реагировать по-разному. Затруднения при прогнозировании поведения нейрона и объяснении изменений его активности ставят перед исследователями новые задачи, так как понимание изменения поведения нервной клетки в зависимости от мутаций генов внутри её структуры является ключом к пониманию влияния модификаций генов на появление нейродегенеративных и психических заболеваний.

Нейрофизиологи из США попытались разрешить эту проблему путём выявления механизма воздействия генных изменений на работу коры головного мозга мышей в ситуациях меняющейся внешней среды. Полученные данные легли в основу обширной и на сегодняшний день самой детализированной модели нейрона, созданной на компьютере. Для её создания американские исследователи взяли два набора данных. Один из них содержал работу генов в одиночных клетках мозга, другой же представлял из себя информацию о взаимодействии более двух сотен клеток мозга, вырабатывавших электрические импульсы различной силы. Анастасиу с коллегами посредством использования нейросетей обработали полученные данные экспериментов, в итоге чего была получена подробная компьютерная модель работающего нейрона с выявленным механизмом влияния генных изменений на функционирование нервной клетки.

Данный подход, как отмечают исследователи, учитывает всё и позволяет контролировать все факторы, влияющие на поведение и жизнеспособность нейронов. Предложенная схема исключает случайности во взаимодействиях клеток мозга между собой и не оставляет спонтанным событиям какого-либо места, что минимизирует возможность ошибок при опытах с настоящими нейронами.

На основе компьютерной модели нейрона Анастасиу с коллегами разрабатывают более сложную систему, показывающую работу всего головного мозга с отражением полного комплекса нейрофизиологических процессов. Выявленные алгоритмы работы нейронов и их цепей в общей структуре мозговой активности позволят выявлять причины и факторы развития многих нейродегенеративных заболеваний, считают сотрудники CSMC.

Владимир Мозалевский, ИА «Ореанда-Новости»