Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова

Использование систем иcкусственного интеллекта в современных нейроповеденческих исследованиях

Wed, 15 Oct 2025 00:00:00 +0300

Искусственный интеллект (ИИ) активно внедряется в биомедицину для анализа больших данных. В современных исследованиях поведения ИИ активно применяется для оценки аффективных расстройств и других патологических состояний центральной нервной системы, в том числе расстройства аутистического спектра, нейродегенеративных заболеваний, неврологических расстройств и гиперактивности. Подходы, основанные на использовании ИИ, применяются также для высокопроизводительного доклинического скрининга лекарственных препаратов, фенотипирования генетических мутантов, анализа социального поведения и оценки отдельных двигательных паттернов. В последнее время ИИ находит широкое применение при анализе поведения рыб зебраданио (Danio rerio, zebrafish), вслед за остальными модельными организмами (мышь, крыса, С. elegans, Drosophila), что особенно важно для выявления общих эволюционно-консервативных нейробиологических механизмов и фенотипов. В целом ИИ существенно расширяет потенциал нейробиологических исследований, ускоряя доклинические исследования и разработку инновационных терапевтических подходов, а также выявляя новые, ранее неизвестные фенотипы. В работе обсуждаются накопленные данные по применению ИИ в современных нейроповеденческих исследованиях, а также оцениваются проблемы и перспективы в данной области.

Гипогликемия натощак и сохраненная функция почек у мышей с нокаутом эндотелиальной NO-синтазы

Wed, 22 Oct 2025 00:00:00 +0300

Оксид азота (NO) – важная сигнальная молекула, регулирующая многочисленные физиологические процессы. Нарушение продукции NO и инактивация генов различных изоформ эндотелиальной NO-синтазы наиболее часто затрагивают такие органы-мишени, как почки и печень. Целью настоящей работы стало исследование морфологии почек и печени, ионорегулирующей функции почек и гликемии у взрослых мышей с нокаутом гена nos3. Линия гомозиготных мышей NOS3 KO была получена на основе линии C57Bl/6 с использованием технологии редактирования генома CRISPR-CAS. У самок и самцов мышей NOS3 KO и дикого типа в возрасте 3–7 месяцев исследовали уровень гликемии и/или экскрецию натрия с мочой при свободном доступе к пище, после 17-часового голодания и после теста солевой нагрузки. В возрасте 9-ти месяцев животных выводили из эксперимента, почки и печень фиксировали в нейтральном формалине, после чего выполняли стандартную гистологическую обработку и окрашивание. При свободном доступе к пище, натощак и в тесте с солевой нагрузкой экскреция натрия и соотношение натрий/креатинин не различались у мышей NOS3 KO и дикого типа. У NOS3 KO мышей сохранялась кортико-медуллярная структура почек, патологических изменений не выявлено. У самцов NOS3 KO обнаружены снижение запасов гликогена в печени и выраженное падение уровня глюкозы в крови в условиях голодания. Фармакологическая коррекция уровня NO введением донора NO (изосорбида динитрат) привела к повышению уровня глюкозы в крови у самцов NOS KO. Таким образом, в исследовании показано, что мыши с нокаутом эндотелиальной NO-синтазы сохраняют нормальную структуру и функцию почек. У самцов NOS KO выявлена тенденция к развитию гипогликемии натощак и снижению количества гликогена в гепатоцитах, что указывает на участие эндотелиальной NO-синтазы в регуляции углеводного обмена.

Бримонидин и циметидин – слабые блокаторы ионного канала NMDA‑рецепторов

Арсений Сергеевич Жигулин, Виталина Витальевна Фурман, Олег Игоревич Барыгин — Fri, 24 Oct 2025 00:00:00 +0300

NMDA (N-метил-D-аспартат)-рецепторы ингибируются многими гуанидин-содержащими соединениями в микромолярных и субмикромолярных концентрациях. К числу природных гуанидин-содержащих ингибиторов NMDA-рецепторов относится метаболит аргинина агмантин, а к числу синтетических – лекарство от панкреатита нафамостат, противодиабетический препарат фенформин и противомалярийные соединения прогуанил и циклогуанил. В данной работе мы впервые протестировали на активность в отношении NMDA-рецепторов ещё два гуанидин-содержащих лекарственных препарата – бримонидин, применяющийся для лечения глаукомы и глазной гипертензии, и циметидин, применяющийся для лечения язвенной болезни. Эксперименты проводились на изолированных пирамидных нейронах зоны CA1 головного мозга крыс линии Вистар. Клетки изолировались из срезов методом вибродиссоциации, токи регистрировались методом фиксации потенциала в конфигурации “целая клетка”. Бримонидин и циметидин ингибировали NMDA-рецепторы с ИК₅₀ около 100 мкM. Их действие было неконкурентным и потенциал-зависимым, свидетельствуя в пользу блокады поры канала как основного молекулярного механизма их действия на NMDA-рецепторы. Достаточно слабая активность бримонидина и циметидина позволяет заключить, что ингибирование NMDA-рецепторов не вносит выраженного вклада в их терапевтическое действие и побочные эффекты. По-видимому, эта слабая активность связана с отсутствием в структуре циметидина и бримонидина достаточно объемных гидрофобных группировок, что отличает их от высокоактивных амидин- или гуанидин-содержащих блокаторов NMDA-рецепторов, таких как нафамостат, пентамидин, фурамидин.

Влияние кромогликата натрия и интрамуральных ганглиев на экспрессию гена рецептора интерлейкина-13 в трахеях и бронхах крыс с астмой

Tue, 28 Oct 2025 00:00:00 +0300

Экспрессия генов и рецепторов к интерлейкину-13 (IL13R) играет большую роль в развитии аллергической астмы. В данной статье приводятся результаты исследования уровня экспрессии гена IL13R в трахеях и бронхах с овальбумин-индуцированной астмой. Были исследованы образцы респираторного тракта крыс популяции Вистар при помощи метода ПЦР в режиме реального времени. В результате исследований установлено, что содержание мРНК, кодирующей IL13R, увеличивается у крыс при развитии у них бронхиальной астмы. В бронхах, где присутствовали ганглии, содержание исследуемой мРНК было более высоким, чем в препаратах бронхов без ганглиев. Стабилизация мембран тучных клеток кромогликатом натрия снижала синтез исследуемой мРНК. Влияние кромогликата натрия на снижение содержания мРНК в различных участках респираторного тракта достигается в разные временные интервалы и зависит от присутствия местных нервных структур. В участках, где интрамуральные ганглии присутствуют, подавление синтеза мРНК гена IL13R достигается медленнее, а в участках, лишенных ганглиев, наоборот, быстрее. В результате проведенного исследования сделано следующее предположение: система «тучные клетки – нейроны интрамурального ганглия» способствует увеличению экспрессии генов IL13R.

Исследование взаимодействия тета- и альфа-ритмов при пробуждении в зависимости от эффективности выполнения задания

Ирина Анатольевна Яковенко, Евгений Алексеевич Черемушкин — Thu, 30 Oct 2025 00:00:00 +0300

Задачей предварительного исследования являлось выявление связей областей полушарий мозга на основе амплитудно-амплитудного взаимодействия тета- и альфа-ритмов при пробуждении с разной степенью восстановления деятельности. В исследованиях пробуждений из дневного сна для анализа была выделена группа 15 человек из 83 испытуемых, у которых в одном опыте наблюдалось полное и неполное восстановление когнитивной деятельности. В работе был использован бимануальный психомоторный тест, позволяющий наблюдать процесс пробуждения. На протяжении всего опыта записывали ЭЭГ от 18 хлорсеребряных электродов. Оценку амплитудных характеристик ЭЭГ осуществляли с использованием непрерывного вейвлет-преобразования на основе “материнского” комплексного Morlet-вейвлета. Коэффициент корреляции Кендалла служил мерой амплитудно-амплитудного взаимодействия исследуемых ритмов ЭЭГ между отведениями. Наибольшее число асимметричных связей по взаимодействию тета- и альфа-ритмов отмечалось в левой передневисочной области (связь с 10 областями), а также в левой средней височной области (связи с 6 областями) как внутри полушария, так и между полушариями при пробуждении с последующим полным восстановлением деятельности (по 10 нажатий и правой и левой рукой). При неполном восстановление деятельности (от 7 до 9 нажатий на кнопки) при пробуждении показаны асимметричные связи правой средневисочной области полушария с 8 областями, левой – с 4 по взаимодействию тета-альфа ритмов. Левая задневисочная область объединяется с 9 регионами, а правая – с 5. Делается заключение, что процесс пробуждения с разной эффективностью восстановления деятельности характеризовался различиями в количестве как внутри, так и межполушарных связей областей мозга. Наибольшее число внутриполушарных и межполушарных связей альфа- и тета-ритмов наблюдалось при неполном восстановлении деятельности по сравнению с полным при пробуждении.

Роль цАМФ в регуляции вазопрессином водной проницаемости главных клеток собирательных трубок почки крыс линии Браттлборо

Галина Сергеевна Батурина, Любовь Евгеньвена Каткова, Евгений Иванович Соленов — Thu, 30 Oct 2025 00:00:00 +0300

Гормон вазопрессин (АДГ) играет важную роль в регуляции водно-солевого баланса в организме млекопитающих. У крыс Браттлборо в результате мутации в гене АДГ-нейрофизина отсутствует эндогенный гормон, что приводит к рецессивной форме центрального несахарного диабета. В работе исследовали роль цАМФ в АДГ-зависимой регуляции водной проницаемости апикальной и базолатеральной мембран клеток собирательных трубок наружного мозгового вещества почки (OMCD) у крыс Браттлборо. В качестве контроля использовали данные, полученные на гидратированных крысах Вистар. Коэффициент водной проницаемости (Pf) изолированных OMCD оценивали методом, основанным на гашении флуоресценции кальцеина белками цитоплазмы. Содержание аквапоринов AQP2 и AQP3 в мембранной фракции клеток наружного мозгового вещества оценивали методом вестерн-блоттинга. Как агонист V2-рецепторов вазопрессина (dDAVP, 10^-8 M), так и проникающий аналог цАМФ (дб-цАМФ, 10^-5 M) при 25-минутном воздействии достоверно увеличивали водную проницаемость как апикальной, так и базолатеральной мембраны главных клеток OMCD у крыс обеих линий. При этом аналог цАМФ имел более выраженный эффект, чем dDAVP. Ранее нами было показано, что кратковременное воздействие dDAVP увеличивало содержание в мембранной фракции AQP2 у крыс Вистар и AQP2-3 у Браттлборо. В данной работе вестерн-блоттинг показал, что дб-цАМФ повышал содержание AQP2, но не AQP3, в мембранной фракции наружного мозгового вещества почки, как у крыс Вистар, так и у крыс Браттлборо. Можно предположить, что у крыс Браттлборо транспорт воды через базолатеральную мембрану главных клеток OMCD, опосредованный AQP3, регулируется под действием АДГ не только цАМФ-зависимым путем, но и с участием других систем вторичных мессенджеров.

Изменения показателей вариабельности сердечного ритма и результативности испытуемых при сенсомоторной деятельности в различных социальных условиях

Thu, 06 Nov 2025 00:00:00 +0300

Исследование психофизиологических механизмов регуляции систем организма человека при межличностных взаимодействиях в разных социальных условиях деятельности является актуальной проблемой нейросоциобиологии. Показатели вариабельности кардиоритма используются для оценки психоэмоционального состояния человека при воздействии различных социальных факторов. Цель работы – проанализировать особенности изменений показателей вариабельности сердечной деятельности испытуемых и результативности в процессе сенсомоторных тренингов в различных социальных контекстах деятельности в диадах. Обследованы 130 мужчин (19.7 лет ± 3 месяца). Модель деятельности – сенсомоторный тренинг «Столбики» комплекса «БОС-Кинезис» (ООО «Нейротех», Таганрог, РФ). Протокол исследования включал регистрацию кардиоритма испытуемых в состоянии покоя, непосредственно перед началом тестирования и в процессе выполнения тренингов в индивидуальном, соревновательном и кооперативных контекстах деятельности в диадах. Выявлены изменения показателей вариабельности кардиоритма испытуемых в совместных условиях сенсомоторных тренингов относительно индивидуального этапа (увеличение дисперсии, суммарной спектральной мощности и индекса централизации), отражающие усиление влияний надсегментарных структур головного мозга на сердечную деятельность. Сенсомоторная деятельность в условиях кооперации сопровождалась ростом спектральной мощности в низкочастотных диапазонах и снижением мощности в высокочастотном диапазоне спектра вариабельности кардиоритма. Обнаружены отличия показателей вариабельности кардиоритма между группами испытуемых с разными уровнями результативности в соревновательном и кооперативных контекстах деятельности. Уровни результативности во всех совместных контекстах деятельности отрицательно коррелировали с ЧСС и спектральной мощностью низкочастотного диапазона, а в условиях кооперации были положительно взаимосвязаны с индикатором активности парасимпатической нервной системы – спектральной мощностью высокочастотного диапазона. Заключение: изменения показателей вариабельности сердечного ритма испытуемых при сенсомоторных тренингах зависят от социального контекста деятельности в диадах и коррелируют с результативностью, достигаемой в этих условиях.

Долгосрочные изменения уровня тревожности после хронического стресса у мышей, нокаутированных по рецептору TAAR1

Mon, 10 Nov 2025 00:00:00 +0300

Цель исследования – изучить функциональную роль рецептора TAAR1 в формировании поведенческого компонента стрессорного ответа. Поведение мышей с нокаутом гена TAAR1 (TAAR1-KO) и мышей дикого типа (WT) оценивали в тестах на тревожность – приподнятый О-лабиринт (ПОЛ) и тест на подавление пищевого поведения в новой обстановке (ППН, гипонеофагия), – а также в тесте «акустический стартл-рефлекс» (ASR). Тестирование проводили до и после хронического стресса (модель «запах хищника», predator stress), а также через 1.5 месяца после его окончания для оценки отсроченных изменений. В тесте ПОЛ значимых различий в уровне тревожности между группами TAAR1-KO и WT не выявлено ни в норме, ни после стресса. Однако динамика развития стрессорного ответа у них различалась. В тесте ППН мыши TAAR1-KO в начале теста демонстрировали двигательную гиперактивность в ответ на новую обстановку, что приводило к резкому сокращению латентности подхода к корму. На другие показатели тревожности в этом тесте гиперактивность не повлияла. Через 6 недель после окончания стрессорного воздействия уровень тревожности продолжал нарастать у мышей обеих групп. В отличие от WT, мыши TAAR1-KO демонстрировали специфическую гиперактивность на ранних этапах тестов ПОЛ и ППН. В тесте ASR межгрупповых различий до стресса не было. После стрессорного воздействия его влияние на амплитуду ASR было более выраженным у животных TAAR1-KO. Выводы: рецептор TAAR1 играет важную роль в модуляции поведенческого ответа на хронический стресс, влияя на динамику его развития и долгосрочные последствия. Отсутствие TAAR1 приводит к появлению специфической гиперактивности в стрессогенных ситуациях и повышает чувствительность сенсомоторных реакций к стрессу.

Анализ показателей межсубъектной синхронизации ЭЭГ при эстетической оценке живописных произведений в условиях социального взаимодействия

Жанна Владимировна Нагорнова, Наталья Вячеславовна Шемякина — Wed, 12 Nov 2025 00:00:00 +0300

Целью работы была оценка показателей межсубъектной синхронизации биоэлектрической активности мозга при формировании и изменении субъективного мнения о живописном полотне во время его восприятия до и после совместного обсуждения в парах участников (16 пар участников). Исследование проводилось в естественных условиях посещения моновыставки современного художника, на которой участники взаимодействовали в парах. ЭЭГ регистрировали при помощи мобильных (носимых) электроэнцефалографов smartBCI в процессе восприятия и обсуждения картин. Рассчитывали следующие показатели: значения фазовой синхронизации (phase locking values, PLV), коэффициенты круговой корреляции (circular correlation coefficients, ССorr) и когерентности (Coherence, Coh) при первоначальном совместном просмотре картины, выбранной одним участником из пары, и просмотре этой же картины после обсуждения. Анализ проводился в тета- (4 - 8 Гц), альфа-1- (8 - 10 Гц), альфа-2- (10 - 13 Гц), бета-1- (13 - 18 Гц) и бета-2- (18 - 30 Гц) диапазонах ЭЭГ. После совместного обсуждения выбранной картины наблюдалось увеличение показателей межсубъектной синхронизации (PLV, Ccorr и Coh) в альфа-2- и бета-2- диапазонах частот, в то время как в тета- и бета-1-диапазонах наблюдается генерализованное снижение показателей синхронизации по сравнению с состоянием до обсуждения, по всей видимости, отражая сходство эмоционального восприятия картины и различия в когнитивной оценке произведения.