Kazantsev Victor
 
Казанцев Виктор Борисович
Проректор по научной работе
 
 
Виктор Борисович Казанцев - доктор физико-математических наук. Родился в 1973 году. Выпускник радиофизического факультета ННГУ (1996). В 1999 году защитил кандидатскую диссертацию по теме “Структуры, волны и их взаимодействие в многослойных активных решетках”. В 2005 году стал доктором физико-математических наук, защитив докторскую диссертацию “Кооперативные эффекты нелинейной динамики активных многоэлементных систем: структуры, волны, хаос, управление”.
Область научных интересов: нейронаука, математические модели нейронов и нейронных сетей, нейрогибридные системы, нейрон-глиальные взаимодействия, колебания и волны в нейродинамике. В послужном списке Виктора Борисовича – работа в Институте прикладной физики РАН, от старшего научного сотрудника до заведующего лабораторией (2002-2014 гг).
С 2006 года Казанцев - заведующий кафедрой нейродинамики и нейробиологии биологического факультета ННГУ. В 2014 году В.Б. Казанцев – директор нового НИИ Институт Живых Систем ННГУ, занимающегося исследованиями в области биомедицинских нейротехнологий.
Виктор Борисович Казанцев является соавтором более 80 статей в российских и зарубежных реферируемых журналах, нескольких учебно-методических разработок.
С 1999 года он руководил несколькими инициативными научными проектами, получившими конкурсную поддержку РФФИ, Федеральных Целевых Программ, гранта Российского Научного Фонда, является соруководителем мегагранта первой волны (приглашенный ученый А.Э. Дитятев).Виктор Борисович Казанцев - читает курсы лекций “Теория колебаний для биофизиков” , “Математические модели нейрон-глиальных систем” для студентов биологических и физико-математических специальностей ННГУ.
Наукометрические показатели:
Researcher ID : L-1424-2013
Индекс Хирша:
h=10 (Web of Knowledge)
h=10 (elibrary.ru)
h=15 (Google Scholar)
Среди наиболее значимых научных результатов В.Б. Казанцева можно отметить следующие:
Обнаружение нового механизма возникновения спонтанных сигналов химической активности в сетях взаимодействующих клеток мозга.
Установлено, что он связан с потерей устойчивости пространственно-однородного состояния равновесия через последовательный переход в положительную полуплоскость части комплексно-сопряженных пар из спектра собственных значений (бифуркация Андронова-Хопфа). В результате, в сети формируются пространственно-временные сигналы кальциевой активности с малым пространственным масштабом порядка межклеточных расстояний (20-30 мкм) и медленным временным ритмом (10 сек.), модулирующим в мозге распределение нейроактивных веществ. (Kazantsev, PRE 2009; Matrosov & Kazantsev, Chaos 2011).
Показано, что нейронные сети, формируемые в диссоциированных культурах клеток гиппокампа способны генерировать спонтанные пачечные разряды. Установлено, что структура таких разрядов обладает повторяемостью в начале (паттерн активации) и в конце (паттерн деактивации) возникновения разряда. Рисунок паттернов обладает уникальностью (“спайковые подписи”), специфичной для данной нейронной сети, и отражает пути прохождения возбуждения по синаптической архитектуре сети (Pimashkin, et al. Frontiers of Comp Neurosci. 2011).
На основе экспериментальных исследований в нейробиологии разработана модель взаимодействия нейронов мозга с активной внеклеточной средой (внеклеточным матриксом мозга). Установлено, что воздействие внеклеточных факторов (специфических молекул матрикса) приводит к эффективному регулированию средней частоты колебаний нейронного генератора на больших временных масштабах (сотни секунд и выше). Эти факторы обеспечивают формирование двух петель обратной связи: отрицательной – понижающей возбудимость нейрона при увеличении частоты спонтанных колебаний и положительной – увеличивающей чувствительность нейрона к входным воздействием при снижении частоты входных воздействий ниже критического уровня. Кроме того, учет активности внеклеточной среды приводит к бистабильности – сосуществованию двух устойчивых уровней частоты колебаний. Это позволяет утверждать, что внеклеточная среда может играть существенную роль в формировании и поддержании памяти. (Kazantsev et al. PLOS One 2012).
Предложена новая модель фазовоселективной синаптической пластичности, способная регулировать относительную фазу импульсов синаптически связанных нейронов. Модель основана на формировании двух петель обратной связи, изменяющих уровень деполяризации либо пресинаптического, либо постсинаптического нейронов, пропорционально рассогласованию времен/фаз возникновение импульсов относительно некоторой эталонной фазы (Kazantsev & Tyukin, PLOS One, 2012).
Предложена модель бинаправленной регуляции синаптической нейропередачи в мозге за счет активации астроцитов. Показано, что астроцит способен либо фасилитировать (усиливать), либо депрессировать (подавлять) передачу сигналов в синапсе. Этот эффект приводит также к возникновению бистабильности – сосуществованию двух устойчивых уровней активности нейронной сети (Gordleeva et al, Frontiers of Comp Neurosci 2012). Живые нейронные сети, формируемые в диссоциированных культурах гиппокампа, способны к обучению – изменению характеристик ответа на внешнюю электрическую стимуляцию (Pimashkin et al, Frontiers of Neural Circuits, 2013).
Избранные публикации
  • VI Mironov, AS Romanov, AY Simonov, MV Vedunova, VB Kazantsev. Oscillations in a neurite growth model with extracellular feedbackNeuroscience letters 570, 16-20 2014
  • YW Wu, X Tang, M Arizono, H Bannai, PY Shih, Y Dembitskaya, V Kazantsev, M Tanaka, S Itohara, K Mikoshiba, A Semyanov Spatiotemporal calcium dynamics in single astrocytes and its modulation by neuronal activity Cell calcium 55 (2), 119-129
  • Pimashkin A., Gladkov A., Mukhina I. & Kazantsev V. Adaptive enhancement of learning protocol in hippocampal cultured networks grown on multielectrode arrays // Frontiers in Neural Circuits. – 2013. – Т. 7. – С. 87.
  • Alexander N Pisarchik, Ricardo Sevilla-Escoboza, Rider Jaimes-Reátegui, Guillermo Huerta-Cuellar, J Hugo García-Lopez, Victor B Kazantsev. Experimental implementation of a biometric laser synaptic sensor. Sensors (14248220) 13 (12).
  • V.B. Kazantsev, I.Yu. Tyukin (2012) Adaptive and phase selective spike timing dependent plasticity in synaptically coupled neuronal oscillators. PLoS ONE 7(3): e30411. doi:10.1371/journal.pone.0030411.
  • Kazantsev V., Gordleeva S, Stasenko S, Dityatev A. A homeostatic model of neuronal firing governed by feedback signals from the extracellular matrix. // PLoS ONE, 2012. Vol. 7, № 7. P. e41646.
  • A. Pimashkin, I. Kastalskiy, A. Simonov, E. Koryagina, I. Mukhina and V. Kazantsev (2011). Spiking signatures of spontaneous activity bursts in hippocampal cultures. Front. Comput. Neurosci. 5:46. doi: 10.3389/fncom.2011.00046.
  • V.B. Kazantsev. Spontaneous calcium signals induced by gap junctions in a network model of astrocytes Phys Rev E 2009. Vol. 79, 010901(R).
  • S. Binczak, S. Jacquir, J.-M. Bilbault, V. B. Kazantsev and V. I. Nekorkin “Experimental study of electrical FitzHugh–Nagumo neurons with modified excitability” Neural Networks, 2006, Vol. 19, N. 5, pp. 684-693.
  • Kazantsev V.B., Nekorkin V.I., Makarenko V.I., Llinas R. Self-referential phase reset based on inferior olive oscillator dynamics. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2004, 101(52): 18183-18188.
  • Kazantsev V.B., Nekorkin V.I., Makarenko V.I., Llinas R. Olivo-cerebellar cluster-based universal control system”, Procs. Natl. Acad. Sci. USA, 2003 100 (22): 13064-13068.
  • Kazantsev V.B. Selective communication and information processing by excitable systems. Phys Rev E, 2001, 64: 056210.