Российские исследователи предложили инновационный метод терапии эпилепсии, который потенциально может помочь пациентам, не реагирующим на стандартное лечение. Сведения о результатах их работы были опубликованы в издании Computers in Biology and Medicine и озвучены в Российском научном фонде (РНФ).
Эпилепсия характеризуется внезапными и неконтролируемыми всплесками активности нервных клеток в мозге, что приводит к судорогам. Современные медикаменты, направленные на коррекцию нейрональной активности, оказывают эффективность лишь в приблизительно 70 % случаев, сообщили представители пресс-службы РНФ.
Причина частой неэффективности лечения заключается в том, что припадкам могут способствовать не только нейроны, но и астроциты — специализированные клетки, обеспечивающие поддержание и питание нейронов. Тем не менее, до настоящего времени роль астроцитов оставалась недостаточно изученной: оставалось неясным, стимулируют ли они чрезмерную активность нейронов или наоборот, ее подавляют.
Группа ученых из Нижегородского государственного университета имени Н. Лобачевского и ИТ-кампуса "НЕЙМАРК" (Нижний Новгород), совместно с коллективом Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (Калининград), создали компьютерную модель, объединяющую цепочки нейронов и астроцитов.
Нейронная часть модели основана на математической схеме Ижикевича, позволяющей точно симулировать различные режимы работы нервных клеток. Моделирование астроцитов строилось с использованием уравнений, описывающих динамику концентраций ионов кальция и молекул инозитолтрифосфата.
Эти внутриклеточные процессы играют ключевую роль в генерации сигналов астроцитами. Полученные данные свидетельствуют, что при повышенной активности нейронов во время приступа возрастает количество глутамата — аминокислоты, стимулирующей астроциты.
В ответ на это астроциты выделяют молекулы с ингибирующим эффектом, которые снижают передачу возбуждающих импульсов между нейронами. Благодаря этому, внезапные всплески нейрональной активности также самопроизвольно прекращаются под воздействием астроцитов.
«Точная настройка модели позволила добиться статистического совпадения с частотой возникновения припадков, отмеченных у лабораторных животных с эпилепсией. Это доказывает важнейшую роль астроцитов в запуске и остановке эпилептических приступов», — прокомментировала Сусанна Гордлеева, руководитель центра нейроморфных вычислений Университета "НЕЙМАРК" и директор НИИ нейронаук ННГУ имени Н. Лобачевского.
Эксперты отметили, что скорость и качество регуляции нервной сверхвозбудимости астроцитами зависят от их функционального состояния.
Исходя из этого, новые терапевтические методики могут фокусироваться на усилении защитных и противосудорожных возможностей этих клеток. «То, что ранее казалось невозможным, сегодня становится достижимым благодаря труду отечественных ученых.
Данное исследование служит прекрасным примером перспектив нижегородской науки.»