Установить параметры механизмов передачи сигналов в синаптических контактах в гиппокампе методом аппроксимации детализированных моделей : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель М. А. Глецевич

Abstract

Объектом исследования являются синаптические контакты гиппокампа крысы. Цель работы – построение базовой модели биохимических процессов, развивающихся в синаптическом контакте между нейронами при передаче сигнала, а также разработка на ее основе модели синаптической передачи, опосредованной рецепторами АМРА и NMDA, экспериментальная верификация и параметрический анализ данной модели. Основные методы исследований: метод полного перебора наборов параметров для поиска минимума целевой функции, анализ характеристических времен переменных в системе ОДУ, метод микроэлектродной техники регистрации полевых постсинаптических потенциалов в срезах гиппокампа крысы, ингибиторный анализ. В результате исследований была разработана модель, состоящая из системы 14 ОДУ и описывающая эволюцию в пресинаптическом окончании основных детерминант синаптической передачи: концентрации ионов кальция в цитозоле, вероятности открытия кальциевых каналов, доли активированных субъединиц рецептора инозитол-3-фосфата, концентрация кальция внутри эндоплазматического ретикулума, вероятности связывания сайта синаптотагмина с ионом кальция, количества активированного синаптотагмина, количества комплексов SNARE в различных состояниях, доли синаптических везикул в различных состояниях, концентрации глутамата в синаптической щели и доля открытых каналов рецепторов глутамата на постсинаптической мембране. Полученная модель была адаптирована для описания пВПСП в гиппокампе и путем аппроксимации результатов эксперимента с разработанной моделью был установлен ряд параметров передачи сигналов в синапсах гиппокампа. Показано, что предлагаемая модель удовлетворительно описывает как нормальные условия передачи сигнала, так и воздействие на синаптическую передачу ингибиторов. Проведена редукция модели без потери степени адекватности. Научная значимость выполняемой НИР заключается в том, что в ней предложена новая модель синаптической передачи, простая в компьютерной реализации и в то же время достаточно детально описывающая этот процесс. Практическая значимость выполняемой НИР заключается в том, что в ней предложены средства для нахождения скрытых параметров синаптической передачи, установление которых важно с точки зрения биомедицинских приложений.