연구 그룹

신경발달학 및 신경생리학 그룹

연구원들이 신경 조직 성장과 조직의 역동적인 공간 모델과 기본적인 자극 역학을 구축하는 데 사용할 수 있는 계산 프레임워크를 개발하고 있습니다.

이 프레임워크는 시스템에서 개별 세포가 발달함에 따라 어떻게 변화하는지 추적하고 다양한 생물학적 관련 매개변수의 변화를 등록하고 전체 세포 집단 행동을 설명할 수 있는 기능 등, 다른 기존의 생물학적 신경망 모델에서 누락된 기능을 통합합니다. 생물학적 세포 신경망 모델링(BCNNM) 접근방법은 생화학 반응의 서열에 대한 조건부 설명을 사용하며, 한정된 줄기 세포로부터 다층 신경망 형성의 복잡한 모델을 실행하는 데 이용할 수 있습니다. 모델 실행은 신경계 발달에서 중요한 세포 사건을 요약합니다. BCNNM 프레임워크는 확률적 프로세스 설명 기능 및 동적 모델링 원칙을 기반으로 구현됩니다. 생물학적 메커니즘을 포괄적으로 특성화할 수 있으며 사용자는 설명된 프로세스(세포 내 효소 농도의 변화에서 높은 수준의 다세포 구조를 형성하는 세포 그룹의 상호작용까지)에 대해 원하는 세부정보를 선택할 수 있습니다. 희소하고 특정 연결을 가진 구조를 만들고, 그러한 구조 내에서 신호 전도 모델을 만들고, 모델의 작동 특성을 밝힐 수 있습니다.

이 프레임워크를 시험관 내 실험의 정밀한 가상환경 내 복제에 사용하면 모든 주요 구성 요소(세포, 세포실, 시냅스 등)에서 완벽한 측정 세트를 얻고 신경 연구에 새로운 데이터를 제공할 수 있습니다. 새로운 가설에 대한 예비 계산 테스트는 현장 실험실의 실험 준비 비용을 줄이고 연구 파이프라인을 가속화하는 또 다른 중요한 애플리케이션입니다.

연구 주제:

  • 신경 발생의 초기 단계에 관한 연구: 신경 전구체 세포의 조절, 성숙 세포 유형으로의 증식 및 분화, "건강한" 성숙 세포 유형의 비율 입증
  • 신경 발생의 후반 단계 실험: 세포 이동 및 피질의 라미네이션, 망 형성
  • 뇌 세포의 체외 응집체 내 복잡한 3D인 대뇌 오르가노이드의 개발 및 세포 과정 모델링
  • 외상 후 신경 발생

이 프로젝트는 2013년 12월에 시작되었습니다. 2014년 5월부터 JetBrains 연구의 일환으로 운영되고 있습니다.

대뇌 오르가노이드 개발 모델

공간 신경 조직 시뮬레이션을 위한 이산 이벤트 시스템 (DES) 모델링 프레임워크인 BCNNM 프레임워크를 소개합니다. 이 프레임워크에는 기본적인 세포 메커니즘 세트(화학 확산, 세포 증식, 이전 및 세포 소멸)가 포함되어 있습니다. 모든 모델은 외부에서 구성됩니다. BCNNM은 Java를 지원하는 모든 플랫폼(특히 Windows, Linux, OSX)에서 실행할 수 있습니다. 노트북에도 수천 개의 세포를 몇분만에 시뮬레이션할 수 있습니다. 본 연구소는 다양한 마이크로 환경에서 신경 세포의 복잡한 행동을 해명하기 위한 노력의 일환으로, 과학 및 산업 커뮤니티 모두를 돕기 위해 BCNNM 프레임워크를 개발하고 있습니다.

그룹 멤버

Dmitry Bozhko
Dmitry Bozhko
연구소/그룹 책임자
George Galumov
George Galumov
연구원
Alex Polovian
Alex Polovian
연구원
Vladislav Myrov
Vladislav Myrov
연구원
Sofia Kolchanova
Sofia Kolchanova
연구원
Victoria Stelmakh
Victoria Stelmakh
생물학자