リサーチグループ

神経発達・神経生理学グループ

研究員が神経組織の成長と組織および基本的な刺激ダイナミクスの動的空間モデルを構築するために使用できる計算フレームワークを開発しています。

このフレームワークには、システム内の個々の細胞の発達を追跡し、多数の生物学的に関連するパラメーターの変化を登録し、細胞集団の挙動全体を記述する可能性など、ほかの既存の生物学的ニューラルネットワークモデルに不足している機能が組み込まれています。 生物学的細胞ニューラルネットワークモデリング(BCNNM)アプローチは、生化学的反応の配列の述語記述を使用し、限られた数の幹細胞から多層ニューラルネットワーク形成の複雑なモデルを実行するために使用することができます。 モデルランは、神経系の発達における重要な細胞のイベントを再現します。 BCNNMフレームワークは、確率的プロセス記述の可能性を持つ動的モデリングの原則に基づいて実装されます。 生物学的メカニズムは包括的に特徴付けることができ、ユーザーは説明されたプロセスに必要な情報を選択することができます(細胞内酵素濃度の変化から高レベルの多細胞構造を形成する細胞群の相互作用まで)。 まばらで特定のつながりを持つ構造を構築し、そのような構造内の信号伝導のモデルを作成し、その仕組みの特殊性を明らかにすることができます。

フレームワークは、すべての主要成分(細胞、そのコンパートメント、シナプスなど)から徹底的な測定セットを得ることを目的としたインビトロ実験のインビジコ複製に徹底的に使用することができ、神経研究のための新しいデータを提供します。 新しい仮説の予備計算テストは、ウェットラボ実験のセットアップのコストを削減し、研究パイプラインを加速するもう一つの重要なアプリケーションです。

リサーチトピック:

  • 神経前駆細胞の増殖および成熟細胞型への分化の調節、「健康な」成熟細胞型比の確立。
  • 神経新生の後期段階での実験: 皮質における細胞移動とラミネーション、ネットワーク形成。
  • 脳細胞の複雑な3Dインビトロ集合体 – 脳オルガノイドにおける発達と細胞プロセスのモデル化。
  • 心的外傷後神経新生

このプロジェクトは2013年12月に開始されました。 2014年5月より、JetBrains Reserachの一環として活動しています。

脳オルガノイド開発モデル

BCNNMフレームワークを導入します。 これは、空間神経組織シミュレーションのための離散事象システム(DES)モデリングフレームワークです。 化学拡散、細胞増殖、移動、細胞死などの基本的な細胞メカニズムが含まれています。 すべてのモデルは外部で構成されます。 BCNNMは、Windows、Linux、OSXなど、Javaをサポートするプラットフォームで実行できます。 ノートパソコンでも数分で何千個もの細胞をシミュレートすることが可能です。 私たちは、様々なマイクロ環境における神経細胞の複雑な挙動を解明する取り組みにおいて、科学と産業の両方のコミュニティを支援することを期待して、BCNNMフレームワークを開発しています。

グループメンバー

Dmitry Bozhko
Dmitry Bozhko
リサーチラボ/グループ長
George Galumov
George Galumov
研究員
Alex Polovian
Alex Polovian
研究員
Vladislav Myrov
Vladislav Myrov
研究員
Sofia Kolchanova
Sofia Kolchanova
研究員
Victoria Stelmakh
Victoria Stelmakh
生物学者