Для изучения психических расстройств ученые смоделировали кошачий мозг

Иллюстрация из работы.

Бразильские ученые создали модель мозга кошки, чтобы проанализировать, как происходит синхронизация отдельных кластеров нейронов, характерная для некоторых психических заболеваний (например, эпилепсии). Им удалось подобрать эффективный алгоритм рассинхронизации, который в будущем может применяться для лечения психических заболеваний.

Сильная синхронизация нейронной активности отельных участков мозга может приводить к развитию определенных заболеваний — к примеру, эпилепсии, тремора или болезни Паркинсона. Изучение алгоритмов рассинхронизации нейронной активности поможет подобрать подходящую методику подавления этих процессов и восстановить нормальное функционирования нейронной сети мозга. Ученые из Бразилии и Германии провели исследования, посвященные изучению алгоритмов рассинхронизации активности кластеров нейронов на модели мозга кошки. Их работа опубликована в журнале Chaos.

При создании модели коры головного мозга кошки ученые опирались на литературные данные, согласно которым эта система хорошо описывается кластерной сетью из 65 узлов. При анализе структуры мозга в кластеры объединяли нейроны со сходными свойствами, присваивая кластеру значения параметров, характерные для его представителей. Для построения модели ученые считали, что в каждый из 65 кластеров входит небольшая нейронная сеть из 100 нейронов. Далее в соответствии с результатами ранних исследований строились связи между отдельными кластерами, как показано на рисунке:

Иллюстрация из работы


Отсутствие связи обозначено белым цветом, редкие и случайные связи — красным, связи средней силы — синим, а сильные — зеленым цветом. Все 65 кластеров были разбиты на четыре когнитивных региона (как показано на рисунке), и для каждого рассчитывалась сила внутренних и внешних связей между кластерами.

Чтобы оценить степень синхронизации нейронной активности, ученые ввели параметр порядка, который учитывал амплитуды и фазы отдельных сигналов. Затем на полученной системе проверяли эффективность трех способов подавления синхронизации, известных из литературы. Результаты анализа показали, что наиболее эффективной методикой является «отложенный контроль обратной связи» (англ. delayed feedback control). Авторы исследования полагают, что использование этого подхода может лечь в основу эффективной терапии для лечения заболеваний мозга, связанных с синхронизацией нейронной активности.

Данные, полученные на компьютерных моделях, также подкрепляются результатами экспериментов с использованием органических транзисторов, встроенных в мозг подопытных животных. Подробнее о подобных технологиях читайте в материале «Чердака».
Теги:

Читать еще на Чердаке: