В целях развития трансляционной медицины и создания искусственных когнитивных систем
В рамках реализации федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы" учёными Университета Лобачевского под руководством директора НИИ нейронаук ННГУ члена-корреспондента РАН профессора Алексея Васильевича Семьянова реализуется научный проект «Разработка методов, технологий и платформ для исследований функционирования нервных систем на основе создания высокоразрешающей информационной модели кортикальных структур мозга».
3D атлас представляет собой программный комплекс, способный заложить основу трансляционных исследований в области функционирования центральной нервной системы млекопитающих (нейробиологических, фармакологических, токсикологических и иных исследований), а также базу для формирования нового класса стратегических технологий – искусственных когнитивных систем.
Ожидаемые результаты проекта:
- Программный комплекс «3D атлас нейроглии кортикальных колонок мозга крысы/мыши» на основе сверхбольшого высокодоступного цифрового каталога, содержащего структурные (архитектурные), функциональные (молекулярные) данные, а также результаты исследований аллокации новой когнитивной информации в нейроны кортикальной колонки мозга крысы/мыши (полученные в рамках ПНИ-1).
- Генноинженерные конструкции для специфического мечения астроцитов в кортикальных колонках мозга крысы / мыши и результаты исследования изменений в α- и β-адренергических, пуринергических и G-белок зависимых сигнальных путях in vitro в трансфицированных генетическими конструкциями клетках.
- Методика формирования трехмерной нейроглиальной культуры клеток с возможностью формирования полноценных синапсов in vitro.
- Методика для определения роли астроцитов в синапсе, в частности в процессе передачи нервного импульса (построение астроконнектома), и симуляции синапса и его физиологической активности с применением программного обеспечения и алгоритмов, обеспечивающих моделирование передачи нервного импульса в сверхбольших нейроглиальных сетях (разрабатываемых в рамках ПНИ-2).
- Методы исследования функционирования нервных систем на основе разработанного 3D атласа.
В числе последних полученных результатов можно отметить следующие:
- разработаны программа и методики испытаний экспериментального образца набора реагентов для трансфекции астроцитов;
- проведены исследовательские испытания экспериментального образца набора реагентов для трансфекции астроцитов in vivo в соответствии с разработанной программой и методиками испытаний ЭО НРТА;
- проведено исследование изменений в α- и β-адренергических, пуринергических и G-белок зависимых сигнальных путях in vitro в трансфицированных генетическими конструкциями клетках;
- разработаны Программа и методики испытаний экспериментальных образцов трехмерной нейроглиальной культуры клеток;
- проведены исследовательские испытания ЭО ТНКК;
- проведена оценка организации синаптического контакта в ТНКК;
- разработана методика определения роли астроцитов в синапсе и симуляции синапса и его физиологической активности на основе феноменологической модели синаптического контакта с учетом воздействия астроцита.
Область применения 3D атласа:
•? биомедицинские исследования и разработки в области изучения мозга;
•? симуляция функционирования мозга с использованием возможностей высокопроизводительных вычислений и современных суперкомпьютеров;
•? разработка новых терапевтических стратегий при коррекции различных заболеваний нервной системы.
Результаты практического использования:
•? снижение суммарных затрат на проведение экспериментальных исследований в области нейробиологии и биомедицины;
•? развитие в России отрасли разработки наукоёмких программных продуктов и высокопроизводительных вычислений для научных задач.
Индустриальным партнёром проекта является ООО «Ниагара Компьютерс».
