研究小组

神经发育与神经生理学组

我们正在开发一个计算框架,可以被研究人员用来建立神经组织生长和组织的动态空间模型,以及基本的刺激动力学。

我们的框架包含其他现有生物神经网络模型中缺少的特征,包括可以跟踪系统中单个细胞的发展,记录大量与生物学相关的参数的变化,并描述整个细胞种群行为。生物细胞神经网络建模(BCNNM)方法使用生化反应序列的谓词描述,它可用于从有限数量的干细胞运行多层神经网络形成的复杂模型。模型运行回顾了神经系统发育中的关键细胞事件。BCNNM 框架基于动态建模原则实现,具有概率过程描述的可能性。生物机制可以全面描述,用户可以选择所需的细节来描述过程(从细胞内酶浓度的变化到细胞组的相互作用形成高级多细胞结构)。我们可以构建具有稀疏和特定连接的结构,在此类结构中创建信号传导模型,并揭示其工作的特殊性。

该框架可用于彻底进行体外实验的硅复制,旨在从所有关键组件(细胞、其隔间、突触等)获得详尽的测量结果,为神经研究提供新的数据。新假设的初步计算测试是另一个重要的应用,降低湿实验室实验设置成本、加快研究渠道。

研究课题:

  • 研究神经发生的早期阶段:神经前体细胞增殖和分化为成熟细胞类型的调控;建立"健康"成熟细胞类型的比例。
  • 神经生成后期的实验:试验神经发生的后期阶段:皮层中的细胞迁移和分层,网络形成。
  • 建立脑器官发育和细胞过程的模型– 复杂的 3D 脑细胞体外聚集。
  • 创伤后神经发生。

该项目于 2013 年 12 月启动。自 2014 年 5 月以来,它属于 JetBrains Research 的一部分。

大脑类器官发育模型

我们介绍了 BCNNM 框架:空间神经组织模拟的离散事件系统(DES)建模框架。它包括一组基本细胞机制:化学扩散、细胞增殖、迁移和细胞死亡。所有型号都是外部配置的。BCNNM 可以在任何支持 Java 的平台上运行:Windows、Linux、OSX 等。即使在笔记本电脑上,它甚至可以在几分钟内模拟数千个细胞。我们正在开发 BCNNM 框架,希望能够帮助科学界和工业界努力揭示各种微环境中神经细胞的复杂行为。

小组成员

Dmitry Bozhko
Dmitry Bozhko
研究实验室/小组负责人
George Galumov
George Galumov
研究员
Alex Polovian
Alex Polovian
研究员
Vladislav Myrov
Vladislav Myrov
研究员
Sofia Kolchanova
Sofia Kolchanova
研究员
Victoria Stelmakh
Victoria Stelmakh
生物学家