Аннотация:
В работе представлена разработанная на основе модульного подхода математическая модель эпилептических припадков, полученная с помощью объединения и модификации существующих моделей эпилепсии, которая впервые позволяет исследовать динамику возникновения, распространения и затухания приступов одновременно на клеточном и региональном уровнях организации мозга. На уровне отдельных клеток рассчитывалась динамика перемещений АМПА-рецепторов, изменений концентраций внутри- и внеклеточных ионов, деполяризации мембраны и других биофизических процессов, обуславливающих развитие иктальной активности. С учетом клеточных процессов и крупномасштабной структуры мозговой сети на региональном уровне моделировались потенциалы локального поля областей мозга. Показано, что динамика используемых в структуре многоуровневой модели отдельных подмоделей соответствует динамике исходных моделей, авторы которых проводили их валидацию через сравнение с экспериментальными данными. Приведено теоретическое обоснование связей, объединяющих подмодели в единую структуру.
Ключевые слова:
математическая модель, эпилепсия, ЭЭГ, синаптическая пластичность, модель мозговой сети, биофизическая модель нейрона, BioUML.
Финансирование проекта осуществлялось Министерством науки и высшего образования
Российской Федерации (Соглашение № 075-10-2021-093; Проект CMB-RND-2123).
Материал поступил в редакцию 26.07.2023, 27.11.2023, опубликован 08.12.2023
Тип публикации:
Статья
Образец цитирования:
П. Ю. Кондрахин, Ф. А. Колпаков, “Многоуровневая математическая модель эпилептических припадков”, Матем. биология и биоинформ., 18:2 (2023), 479–516
\RBibitem{KonKol23}
\by П.~Ю.~Кондрахин, Ф.~А.~Колпаков
\paper Многоуровневая математическая модель эпилептических припадков
\jour Матем. биология и биоинформ.
\yr 2023
\vol 18
\issue 2
\pages 479--516
\mathnet{http://mi.mathnet.ru/mbb531}
\crossref{https://doi.org/10.17537/2023.18.479}
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/mbb531
https://www.mathnet.ru/rus/mbb/v18/i2/p479
Эта публикация цитируется в следующих 2 статьяx:
Ondrej Krejcar, Hamidreza Namazi, “Multiscale brain modeling: bridging microscopic and macroscopic brain dynamics for clinical and technological applications”, Front. Cell. Neurosci., 19 (2025)
Д. С. Бабаев, Е. О. Кутумова, Ф. А. Колпаков, “Моделирование дифференциального влияния аллелей гена CYP2C9 на метаболизм лозартана”, Матем. биология и биоинформ., 19:2 (2024), 533–564