Эпилепсия возникает из-за внезапных неконтролируемых всплесков гиперактивности нейронов в мозге. Это приводит к судорогам, нередко сопровождающимся потерей сознания и травмами. Существующие препараты, воздействующие на нейроны, неэффективны в 30% случаев, поскольку в припадках могут быть задействованы и астроциты — клетки, поддерживающие нейроны. До сих пор их роль в гиперактивации мозга оставалась неясной.
Исследователи из Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского, Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта и ИТ-кампуса «НЕЙМАРК» создали компьютерную модель эпилепсии, которая включает взаимодействующие между собой сети нейронов и астроцитов.
Моделирование показало, что во время приступа гиперактивные нейроны выделяют глутамат, который активирует астроциты. В ответ те выделяют «тормозную» молекулу, которая подавляет передачу возбуждающих сигналов между нейронами и прекращает припадок.
Согласно выводам ученых, способность астроцитов контролировать перевозбуждение нейронов напрямую зависит от их функционального состояния. Это открытие указывает на потенциально новый подход к терапии эпилепсии — разработку методов усиления естественной противосудорожной активности этих клеток мозга.
Нам удалось создать математическую модель ансамбля нейронов, которая максимально точно воспроизводит поведение мозга в состоянии эпилептического припадка. Более того, тонкая настройка модели позволила добиться совпадения статистики появления припадков с данными, наблюдаемыми у лабораторных животных с эпилепсией. Это окончательно доказало ключевую роль астроцитов в процессах развития и, самое главное, в прекращении эпилептических припадков. В дальнейшем мы планируем верифицировать полученные результаты на клинических данных разных эпилептиформных патологий, а затем на этой основе разработать систему поддержки принятия врачебных решений, которая позволит предсказывать возникновение патологической активности.
Новые данные доказывают ключевую роль астроцитов в прекращении приступов и могут лечь в основу новых методов лечения эпилепсии, направленных на укрепление защитной функции этих клеток. Результаты опубликованы в журнале Computers in Biology and Medicine.
Ранее Наука Mail писала о российской разработке на основе ИИ и больших данных для борьбы с устойчивыми к антибиотикам бактериями.
