Тема выпускной квалификационной работы: «Математическая модель влияния электродиффузии на постсинаптические ответы корковых нейронов с учетом работы транспортеров глутамата». Данная работа посвящена исследованию вклада электродиффузии в формирование постсинаптического ответа. Задачи, решавшиеся в ходе исследования: 1. Изучение тематической литературы по нейрофизиологии и математическому моделированию в данной сфере. 2. Изучение математических моделей, созданных ранее. 3. Разработка и формулирование новой математической модели. Работа выполнялась в Физико-техническом институте имени А. Ф. Иоффе РАН, где была проведена обработка теоретических и экспериментальных данных. На основе анализа существующих моделей и экспериментов, предоставленных институтом эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова РАН, была создана новая модель, описывающая вклад электродиффузии в работу проводящих рецепторов глутамата NMDA. При помощи модели было показано, что электродиффузия оказывает влияние на процессы динамики глутамата в синаптической щели, что играет ключевую роль в формировании синаптического ответа. Результаты данной работы могут найти широкое применение как в области нейрофизиологии, использоваться для подтверждения или опровержения некоторых гипотез, связанных с динамикой глутамата, так и для построения модельных нейросетей, в которых уравнения проводимости рецепторов являются ключевыми.

Theme of graduated work: "A mathematical model of the influence of electrodiffusion on postsynaptic responses of cortical neurons, considering glutamate transporters". This work is devoted to the study of the contribution of electrodiffusion to the formation of the postsynaptic response. Tasks solved during the study are following: 1. The study of literature on neurophysiology and mathematical modeling in this area. 2. The study of mathematical models created earlier. 3. Development and formulation of a new mathematical model. The work was carried out at the A. F. Ioffe Physical-Technical Institute of the Russian Academy of Sciences, where theoretical and experimental data were processed, and based on an analysis of existing models and experiments provided by the Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of the Russian Academy of Sciences, a new model was created that describes the contribution of electrodiffusion to the operation of NMDA conductive glutamate receptors. Using the model, it was shown that electrodiffusion affects the processes of glutamate dynamics in the synaptic cleft, which plays a key role in the formation of the synaptic response. The results of this work can be widely used both in the field of neurophysiology, used to confirm or refute some hypotheses related to the dynamics of glutamate, and to build model neural networks in which the conduction equations of receptors are key.

• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ О СТРОЕНИИ НЕЙРОНА. ЭЛЕКТРОДИФФУЗИЯ.
• 1.1. Строение нейрона и синапса.
• 1.2. Электродиффузия
• ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ
• 2.2 Экспериментальные данные по блокаде транспортеров EAAT2
• 2.3. Экспериментальные данные по электродиффузии
• ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ
• 3.1. Простейшая модель кинетики синаптических каналов
• 3.2. Динамика глутамата
• 3.3. Уравнения рецепторов глутамата
• 3.4. Модель с учетом динамики глутамата, двух компартментов клеточного пространства и неоднородности распределения потенциала в нейроне (двухточечная модель нейрона) в режиме фиксации потенциала
• 3.6. Двухточечная модель в режиме фиксации тока
• 3.7. Модель с учетом динамики глутамата, двух компартментов клеточного пространства для точечного нейрона (одноточечная модель нейрона) в режиме фиксации потенциала
• ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ
• 4.1. Результат воспроизведения экспериментальных данных, полученных в режимах фиксации тока и потенциала
• 4.2. Результат воспроизведения экспериментальных данных по блокаде транспортеров EAAT2 при помощи одноточечной модели
• 4.3. Результат воспроизведения данных по электродиффузии
• 4.3.1. Моделирование эксперимента по электродиффузии №1
• 4.3.2. Сравнение с моделью электродиффузии молекул глутамата С. Силантьева
• 4.2.3. Моделирование эксперимента по электродиффузии №2
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ