Ученые из России и Великобритании представили компьютерную модель роста нервных окончаний. Она открывает новые горизонты для нейрофизиологии, помогая понять, как нейроны соединяются и что препятствует восстановлению спинного мозга после травм. Эти данные освещены в публикации журнала Scientific Reports.
Детали модели и ее потенциал от Романа Борисюка
"Мы разработали метод для детального виртуального изучения нейронных связей", пояснил Роман Борисюк из ИМПБ РАН. "Наша модель наглядно показывает формирование пучков аксонов и факторы, влияющие на их рост. Эти аспекты крайне важны для изучения регенерации поврежденных аксонов спинного мозга".
Проблема современной нейрорегенерации
Хотя опыты на грызунах дали частичное восстановление подвижности после травм позвоночника с применением электростимуляции, особых тренировок и стволовых клеток, полный контроль конечностей не возвращается. Животные совершали рефлекторные, но не осознанные движения. Причина в том, что лечение не восстанавливало кортикальные аксоны ключевые нервные окончания, связывающие двигательные центры мозга со спинным мозгом.
Множество научных групп ищут решение, изучая формирование микросвязей нейронов синапсов и шипиков. Однако их малые размеры и огромное количество существенно затрудняют исследование.
Ускорение открытий с помощью математики
Совместная команда российских и британских ученых предложила способ ускорить прогресс. Они создали полноценную компьютерную модель, детально воспроизводящую процесс формирования связей между аксонами у головастиков лягушки и их объединение в пучки, напоминающее развитие в растущем мозге.
В ходе моделирования был выявлен удивительный феномен правильная конфигурация связей в модели, точно отражавшая биологическую реальность, привела к самопроизвольному возникновению нервной сети. Эта сеть корректно управляла поочередной работой мышц головастика, обеспечивая его правильное плавание.
Перспективы для изучения двигательных расстройств
Анализ такой сети, по мнению ученых, прольет свет на механизмы инициации движения у человека. Это особенно значимо для понимания одной из форм болезни Паркинсона, при которой пациенты испытывают трудности с началом движения.
Пресс служба ИМПБ РАН выражает надежду, что разработанная модель поможет выявить аномалии в структуре нейрональных сетей, управляющих моторикой, которые приводят к схожим симптомам, открывая путь к новым подходам терапии.
(c) peshkova/Фотобанк ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
