Дубна, г. Москва и Московская область, Россия
Дубна, г. Москва и Московская область, Россия
Дубна, г. Москва и Московская область, Россия
Дубна, г. Москва и Московская область, Россия
В настоящей работе предложен модельный подход для анализа свойств нейронных сетей гиппокампа, содержащих модифицированные глутаматные рецепторы. Было проведено молекулярно-динамическое моделирование рецепторов NMDA и AMPA, содержащих в своей структуре повреждения, вызванные действием свободных радикалов. Изучение сетевой активности нейронов с измененной структурой рецепторов проводилось в модели нейронныой сети CA3 области гиппокампа. В результате исследования свойств нейронной сети гиппокампа с модифицированной структурой глутаматных рецепторов получены электрофизиологические характеристики известной модели нейронной сети в зависимости от строения ионного канала рецептора. Исходя из анализа изменения проводимостей ионного канала были выявлены различия в амплитуде тета- и гамма-частотных диапазонов в нейронных сетях с различными модельными структурами AMPA- и NMDA-рецепторов. В ходе анализа сетевой активности нейронов были выявлены изменения проводимости ионного канала глутаматных рецепторов и локального потенциала в зависимости от типа повреждения. При значительном снижении проводимости ионного канала глутаматного рецептора в нейронной сети наблюдается падение амплитуды тета-частотных и возрастание гамма-частотных диапазонов. В случае повреждения TYR731 и CYS765 NMDA-рецептора в нейронной сети имеет место увеличение амплитуды тета- и гамма-частотных диапазонов. :
гиппокамп, рецептор NMDA, болезнь Альцгеймера, молекулярная динамика, нейронная сеть
1. Sosa M., Gillespie A.K., Loren M., Frank L.M. Neural Activity Patterns Underlying Spatial Coding in the Hippocampus. Curr Top Behav Neurosci., 2018, vol. 37, pp. 43-100, doi:https://doi.org/10.1007/7854_2016_462.
2. Cravens C.J., Vargas-Pinto N., Christian K.M., Nakazawa K. CA3 NMDA receptors are crucial for rapid and automatic representation of context memory. EJN, 2006, vol. 24, pp. 1771-1780, doi:https://doi.org/10.1111/j.1460-9568.2006.05044.x.
3. Huang S., Chen L., Bladen Chr., Stys P.K., Zamponi G.W. Differential modulation of NMDA and AMPA receptors by cellular prion protein and copper ions. Molecular Brain, 2018, vol. 11, no. 62, doi:https://doi.org/10.1186/s13041-018-0406-3.
4. Flores-Soto M.E., Chaparro-Huerta V., Escoto-Delgadillo M., Vazquez-Valls E., González-Castañeda R.E., Beas-Zarate C. Structure and function of NMDA-type glutamate receptor subunits. Neurología, 2012, vol. 27, no. 5, pp. 301-310, doi:https://doi.org/10.1016/j.nrleng.2011.10.003.
5. Wang C.C. et al. A critical role for GluN2B-containing NMDA receptors in cortical development and function. Neuron, 2011, vol. 72, pp. 789-805, doi:https://doi.org/10.1016/j.neuron.2011.09.023.
6. Kumar A. NMDA Receptor Function During Senescence: Implication on Cognitive Performance. Front. Neurosci, 2015, doi:https://doi.org/10.3389/fnins.2015.00473.
7. Blanke M.L., VanDongen A.M.J. Activation Mechanisms of the NMDA Receptor. Biology of the NMDA Receptor, 2009, chap. 13.
8. Sahoo N., Hoshi T., Heinemann S.H. Oxidative Modulation of Voltage-Gated Potassium Channels. Antioxid Redox Signal., 2014, vol. 21, no. 6, pp. 933-952, doi:https://doi.org/10.1089/ars.2013.5614.
9. Neymotin S.A. et al. Ketamine disrupts theta modulation of gamma in a computer model of hippocampus. J. Neurosci., 2011, vol. 31, pp. 11733-11743, doi:https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0501-11.2011.
10. Hines M.L., Carnevale N.T. The NEURON simulation environment. Neural Comput., 1997, vol. 9, pp. 1179-1209, doi:https://doi.org/10.1162/neco.1997.9.6.1179.
11. Deng W., Aimone J.B, Gage F.H. New neurons and new memories: how does adult hippocampal neurogenesis affect learning and memory? Nat Rev Neurosci., 2010, vol. 11, no. 5, pp. 339-350.
12. Parnas J., Bovet P., Zahavi D. Schizophrenic autism: clinical phenomenology and pathogenetic implications. World Psychiatry, 2002, vol. 1, pp. 131-136.
