Тип: экспериментальный Область знаний: биофизика, радиофизика, прикладная информатика, биотехнологии Метод: регистрация и стимуляция электрической активности нейронов, математический анализ

Цель работы

Изучение роли синаптической пластичности в механизмах обучения и обработки информации на клеточно-сетевом уровне мозга. Выявление механизмов изменения путей распространения электрифизиологических сигналов в живых сетях нейронов при различной электрической стимуляции.

Описание проекта

В последнее время для изучения фундаментальных принципов обучения и обработки информации в мозге широко используются культуры нейрональных клеток мозга. В ответ на электрический стимул в нейронной сети возникает ответ в виде короткой последовательности пачка биоэлектрических импульсов. Изменяя характеристики вызванного ответа с помощью различных видов стимуляции, можно выявить изменения в функциональной организации нейронной сети. Использую различные виды синаптической пластичности нейронов, разрабатываются различные методы стимуляции клеток в культуре нейронов. Методы электрофизиологии, иммуноцитохимии, статистического и математического анализа позволяют выявить механизмы формирования путей распространения сигналов на клеточно-сетевом уровне. Работа направлена на решение фундаментальных задач формирования памяти и обучения в мозге, так и прикладных задач – исследование эффектов при фармакологических воздействиях на живую ткань мозга и разработка интерфейсов мозг-компьютер.

Рисунок 1

• А, Д - Фотография культуры нейронной сети.
• Б - Регистрируемый сигнал на электроде в ответ на электрический стимул. Стрелкой отмечен артефакт стимула.
• В - Гистограмма зависимости вероятности возникновения импульсов в ответ на стимул.
• Г - Интерфейс программы, которая в автоматическом режиме подаёт электрические импульсы и регистрирует ответ нейронной сети в режиме реального времени.

Текущие задачи проекта включают:

• Исследование роли возбуждающих и тормозных связей в нейронной сети при распространении биоэлектрической активности.
• Исследование роли возбуждающих и тормозных связей в нейронной сети при распространении биоэлектрической активности.

Координатор проекта

К.ф-м.н., Пимашкин Алексей Сергеевич (pimashkin@neuro.nnov.ru)

Научные руководители

д.ф.-м.н. Казанцев Виктор Борисович, д.б.н. проф. Мухина Ирина Васильевна

Коллектив исполнителей

Пимашкин Алексей Сергеевич Гладков Арсений Андреевич Казанцев Виктор Борисович Лисятников Александр Леонидович Лепина Анастасия Павловна Мухина Ирина Васильевна