Российские исследователи предложили инновационный метод лечения эпилепсии, который может помочь пациентам, не реагирующим на стандартную терапию, основываясь на недавно сделанном ими открытии. Информация о результатах данного исследования, опубликованного в журнале Computers in Biology and Medicine, была представлена Российским научным фондом (РНФ).
Эпилепсия характеризуется внезапными и неконтролируемыми всплесками нейрональной активности в мозге, приводящими к судорогам. Существующие препараты, воздействующие на функционирование нейронов, оказываются неэффективными примерно в 30% случаев, отметили в пресс-службе РНФ.
Причина кроется в том, что во время приступов вовлечены не только нейроны, но и астроциты — клетки, поддерживающие и питающие нейроны. Однако ранее не было однозначного понимания роли этих клеток в процессе: способствуют ли они усилению гиперактивности нейронов или, напротив, подавляют её.
Группа учёных из Нижегородского государственного университета имени Н. Лобачевского и ИТ-кампуса "НЕЙМАРК" (Нижний Новгород), совместно с коллегами из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (Калининград), разработали компьютерную модель, интегрирующую сети нейронов и астроцитов.
Нейронная часть модели основана на математической модели Ижикевича, которая точно воспроизводит различные режимы активации нервных клеток. Модель астроцитов строилась на уравнениях, описывающих динамику концентраций ионов кальция и инозитолтрифосфата.
Эти внутриклеточные процессы играют важнейшую роль в генерации сигналов астроцитами. Результаты продемонстрировали, что повышенная активность нейронов в ходе приступа приводит к увеличению уровня аминокислоты глутамата, активирующего астроциты.
В ответ астроциты выделяют молекулы с "тормозящим" эффектом, которые снижают передачу возбуждающих сигналов между нейронами. Благодаря этому вспышки нейронной активности самостоятельно прекращаются под влиянием астроцитов.
"Точная настройка разработанной модели позволила добиться статистического соответствия частоты припадков наблюдениям в экспериментах на лабораторных животных с эпилепсией. Это стало убедительным подтверждением важной роли астроцитов в развитии и остановке эпилептических приступов", — рассказала руководитель центра нейроморфных вычислений Университета "НЕЙМАРК" и директор НИИ нейронаук ННГУ имени Н. Лобачевского Сусанна Гордлеева.
Исследователи установили, что скорость и эффективность регуляции чрезмерной нейрональной активности со стороны астроцитов зависят от их состояния.
Таким образом, перспективные терапевтические методы эпилепсии могут быть направлены на усиление защитной и противосудорожной функции этих клеток. "То, что вчера казалось фантастикой, сегодня становится доступной реальностью благодаря усилиям наших учёных.
Данное исследование — наглядный пример достижений нижегородских специалистов.