Основные темы исследований

Цели исследований

Исследование нейронных механизмов, лежащих в основе формирования и перестройки внутренней модели поведения в условиях, обеспечивающих разное состояние животного, приводящее к работе с разной степенью продуктивности.

Описать этапы становления в онтогенезе нейрофизиологических механизмов устной и письменной речи и сопоставить их со степенью сформированности языковых навыков и общих когнитивных процессов.

Провести сравнительный анализ способностей к формированию новых понятий (размер или форма) и их синтезу у различных таксономических групп приматов и детей различного возраста.

Выполнить экспериментальное моделирование коморбидной психической патологии (алкоголизма и шизофрении, тревожных и аффективных расстройств) с целью выяснения механизмов формирования и поиска новых путей терапии.

С помощью применения анодного торможения показать патогенетическое значение отолитового аппарата лабиринта в развитии экстрапирамидной патологии и новые направления в терапии этой патологии.

Исследовать организацию интегративных процессов между организмом матери и плода, а также последствий пренатальной гипоксии и нарушений регуляторных механизмов, лежащих в основе поведенческих реакций новорожденных животных.

Разработка новых подходов к фармакологической терапии преэклампсии и хронической почечной недостаточности.

Цели исследований

Изучение механизмов функционирования систем поддержания гомеостаза и путей развития патологических процессов на клеточном, органном и системном уровнях с использованием онто- и филогенетических подходов.

Основные направления исследований — взаимодействие гормонов нейрогипофиза, инкретинов и аутакоидов в регуляции почкой баланса катионов и воды; идентификация молекулярных механизмов процессов гибели клеток и роль киназных сигнальных каскадов в регуляции клеточных функций в норме и при патологии; роль митохондрий в развитии патологических процессов; изменение транспортных и структурных характеристик клеточных мембран при патологии. Разработка и внедрение в клиническую практику новых тест-систем оценки функционального состояния эритроцитов с применением технологии лазерной дифракции с использованием лазерного анализатора LaSca-TM, созданного сотрудниками Института.

Ожидаемые результаты

Результатом планируемых исследований будет получение новых данных, необходимых для понимания механизмов гуморальной и нервной регуляции основных процессов жизнедеятельности организма, обеспечивающих поддержание и регуляцию постоянства внутренней среды организма, и их становления в фило- и онтогенезе. В процессе работы будут созданы экспериментальные модели на лабораторных животных и клеточных культурах для изучения закономерностей развития патологических процессов у человека и поиска путей их коррекции.

Цели исследований

Основная цель: Комплексное исследование сенсорных систем позвоночных и беспозвоночных животных в сравнительном,  фило и онтогенетическом аспектах, на уровнях организации от молекулярного до организменного, включающее как фундаментальные, так и прикладные аспекты.

Цели:

• Изучение функционирования сенсорных периферий, включая механизмы сенсорного восприятия и их адаптации, кодирования и трансформации на пути к высшим нервным центрам, а также их эволюции. 
• Изучение системы зрительной трансдукции в фоторецепторных клетках сетчатки позвоночных; изучение молекулярных механизмов зрительной трансдукции, механизмов темновой и световой адаптации фоторецепторов, изучение эволюции фоторецепторной функции. 
• Исследование молекулярных механизмов фототрансдукции и обработки информации в рабдомерных фоторецепторах насекомых, их адаптации и эволюции.
• Установление общих принципов центрального слухового анализа сложных акустических сигналов у человека и позвоночных животных.
• Изучение частотно-временного кодирования звуков нейронами высших слуховых центров мозга: задних холмов среднего мозга и слуховой коры.
• Исследование нейронных механизмов слуховой адаптации и ее вклада в процессы временной обработки последовательностей акустических коммуникационных сигналов животных и речи человека.
• Исследование роли бинаурального слуха в обнаружении и распознавании речевого сигнала на расстояниях, типичных для коммуникации.
• Изучение слухоречевого взаимодействия в условиях, затрудняющих контроль собственного голоса.
• Исследование связи церебральных механизмов распознавания речевого сигнала с его акустическими характеристиками.
• Исследование ориентации в пространстве по слуху и мультисенсорного взаимодействия при реализации этой функции.
• Изучение реакций системы контроля вертикальной позы на биологически значимые звуковые сигналы.
• Изучение влияния социально-значимых патологий различного генеза на сенсорные функции и возможности коррекции этих функций при помощи современных технологий протезирования.

Цели исследований

Фундаментальная цель исследований состоит в изучении молекулярных и клеточных механизмов, которые играют ведущую роль в этиологии и патогенезе функциональных, метаболических и гормональных нарушений при эндокринных заболеваниях (сахарном диабете, метаболическом синдроме, ожирении, дисфункциях щитовидной железы), при болезни Паркинсона (БП), а также при глутаматной эксайтотоксичности и длительной депривации сна, индуцирующих нейродегенеративные изменения в ЦНС. Достижение этой цели является теоретической платформой для поиска и валидации биохимических и функциональных маркеров, предназначенных для своевременной диагностики социально-значимых эндокринных и нейродегенеративных заболеваний, а также для разработки новых подходов для их лечения и профилактики.

Для изучения механизмов возникновения этих заболеваний и их осложнений и для оценки эффективности подходов для их предотвращения и лечения будут использоваться модели на животных, многие из которых разработаны и апробированы исполнителями НИР.

Для изучения сахарного диабета (СД), метаболического синдрома (МС) и ожирения будет использованы генетические, фармакологические и индуцированные диетой модели этих заболеваний у грызунов, для изучения ишемии головного мозга – модель двухсосудистой ишемии переднего мозга с последующей реперфузией, для изучения фармакологически опосредуемых нейропротекторных и противоболевых эффектов – модель ex vivo, включающая имаджинг на срезах головного мозга, для оценки влияния депривации сна на метаболические показатели и функции эндокринной системы – модели краткосрочной и длительной депривации сна у крыс и мышей, в том числе с экспериментально вызванными метаболическими расстройствами.

Для решения поставленных задач будет применяться интегративный подход, включающий методы физиологии, биохимии, молекулярной эндокринологии, экспериментальной медицины. 

Ожидаемые результаты

Предполагается получить следующие фундаментальные и важные в научно-практическом отношении результаты:

1. исследовать взаимосвязи между регулируемыми серотонином, дофамином, нейропептидами, инсулином и инкретинами гипоталамическими системами и активностью гонадной и тиреоидной осей у крыс в норме и при метаболических расстройствах;
2. выявить соотношение гипоталамических и периферических механизмов действия инсулина, лептина и инкретинов на функции тиреоидной и гонадной систем, а также установить роль этих механизмов в нормализации гормон-продуцирующей функции щитовидной железы и семенников;
3. установить роль орексинергической системы мозга в развитии и регуляции ЦНС и нейроэндокринной системы и показать ее взаимодействие с другими системами в гипоталамусе и других структурах мозга, в том числе при метаболических расстройствах и нейровоспалении;
4. изучить клеточно-молекулярные механизмы защитного действия белка GRP78 с шапероноподобной активностью и ингибитора фосфодиэстеразы 4 типа (Ролипрама) при терапии крыс с хронической моделью доклинических и клинических стадий БП;
5. разработать инновационную методику оптической регистрации локальных внутриклеточных концентраций ионов Ca, пригодную для культуры нейронов и срезов мозга крыс, что необходимо для изучения глутаматной эксайтотоксичности и развития нейродегенеративных процессов;
6. исследовать особенности модуляции трициклическими антидепрессантами выброса ионов кальция из внутриклеточных депо нейронов и изучить зависимость их эффектов от субъединичного состава NMDA-рецепторов, как один из способов контроля болевой чувствительности через центральные механизмы;
7. исследовать структурные и функциональные  нарушения в т-тубулярной системе кардиомиоцитов крыс при СД 1-го и 2-го типов и оценить их развитие и прогрессирование на стадии предиабета.

Цели исследований

Ряд патологий ЦНС, таких как нейродегенеративные заболевания, эпилепсия, мигрень, нарушения развития в пре- и постнатальный период, до сих пор плохо поддаются лечению. Одна из важнейших причин такого состояния проблемы – недостаточное понимание фундаментальных механизмов, лежащих в основе нейрофизиологических процессов, нарушения которых приводит к патологиям. В рамках общей цели планируется исследовать ряд конкретных процессов, участвующих в организации межнейронных связей в различных отделах ЦНС, их участие в формировании активности различных нервных центров. При помощи физиологических и фармакологических подходов и моделей будет проанализировано, как эти процессы меняются при внешних воздействиях, к каким последствиям это приводит и как можно предотвратить развитие потенциально патологических изменений.

Будет изучаться формирование и предупреждение эпилептиформной активности в различных моделях экспериментальной эпилепсии, изменения нейронного взаимодействия экспрессия ряда генов при экспериментальной эпилепсии. Предполагается разработка и использование математических моделей распространения активности в структурах мозга. Также будет проводиться исследование нарушений молекулярных характеристик и клеточного состава отделов головного мозга потомства при действии неблагоприятных факторов на мать и плод в период эмбриогенеза. Будут выявлены причины и возможность фармакологической компенсации отсроченных функциональных нарушений. Будут изучаться системные и местные менингеальные иммунные реакции при клинической и экспериментальной мигрени, соответственно.

Будет изучена генетических факторов в развитии мигрени, в том числе хронической и семейной гемиплегической мигрени. Планируется провести сравнительное изучение нейрохимических механизмов мигрени и эпилепсии и изучить возможное развитие нейродегенеративных и нейровоспалительных механизмов в патофизиологии мигрени. Поскольку в быстрых нейрофизиологических процессах ведущую роль играют ионные различные каналы, их модуляторы рассматриваются как потенциальные медицинские препараты и как ценные инструменты исследования. Поэтому специальная серия исследований будет предпринята для изучения строения и механизмов функционирования лиганд- и потенциалуправляемых ионных каналов, созданию их моделей, разработке и экспериментальному тестированию лигандов.

Цели исследований

Фундаментальной целью исследований является идентификация и обоснование молекулярно-генетических, биохимических, нейрофизиологических и когнитивных маркеров, а также интегральных критериев, характеризующих динамику краткосрочной, среднесрочной и долгосрочной адаптации организма к нарушающим гомеостаз факторам физической, химической и биологической природы.

Главная научно-практическая задача в рамках фундаментальной цели — разработка инновационных методов идентификации маркеров адаптации или дезадаптации, методов интегральной оценки состояния организма, методов или средств коррекции состояний, угрожающих здоровью и работоспособности человека.

Для решения главной задачи будут применены комплексные междисциплинарные исследования механизмов адаптации человека и животных к воздействию экстремальных факторов внешней среды (условия Арктики, гипоксия, гипероксия, предельные физические нагрузки, моделирование отравлений экотоксикантами и заболеваний вирусной природы).

Частные задачи на период с 2022 по 2024 гг.

1. Исследование механизмов адаптации человека в ответ на воздействие экстремальных факторов внешней среды (условия Арктики, гипоксия, геомагнитные воздействия); определение интегральных маркеров, позволяющих диагностировать состояния дезадаптации человека и угрожающие его здоровью; разработка инновационных методов коррекции этих состояний.
2. Исследование физиологических, биохимических и молекулярно-биологических механизмов адаптации человека и животных при воздействии экстремальных факторов в экспериментальных условиях (предельные физические нагрузки, экотоксиканты, оксидативный стресс).
3. Исследование взаимосвязи между функциональными (когнитивными), иммунологическими и физиолого-биохимическими показателями лиц пожилого возраста с нарушениями мозгового кровообращения; выявление маркеров повреждения сосудов на основе анализа показателей периферической крови лиц пожилого возраста.
4. Расширение базы фундаментальных знаний о физиологических механизмах адаптации к гипербарическому кислороду и патогенезе его нейротоксического действия для создания новых медицинских методов лечения, реабилитации и профилактики заболеваний, а также разработки инновационных технологий подводных погружений.
5. Разработка способов неинвазивного исследования механизмов автономной регуляции мышечных эффекторов сердечно-сосудистой системы у человека в ходе его онтогенеза, а также при адаптации этих эффекторов к воздействию экстремальных и патогенетических факторов.
6. Исследование биохимических механизмов токсического действия таллия и некоторых других неорганических катионов на митохондрии мышечных эффекторов сердечно-сосудистой системы животных.
7. С помощью методов молекулярного моделирования и с применением безопасных имитаторов исследование связывающей и эстеразной активности сывороточного альбумина (СА) по отношению к фосфорорганическим соединениям (ФОС), оценка возможности модуляции свойств альбумина в терапии отравлений ФОС.
8. Моделирование в лабораторных условиях воздействия антропогенных факторов, в первую очередь — влияние светового загрязнения на реакции ночного насекомого.
9. Анализ молекулярных механизмов иммунных систем беспозвоночных животных: этапы возникновения, диверсификация и эволюция; разработка теоретической базы для решения практических задач современной инфекционной медицины и ветеринарии, борьбы с паразитозами человека и домашних животных, а также массового культивирования морских и пресноводных беспозвоночных животных.
10. Определение критериев и подходов для создания концепции устойчивого развития человеческой популяции; разработка условий и принципов, необходимых для создания искусственных биосфер на космических станциях. 
11. Выявление тенденций изменения структурных белков пандемических штаммов вирусов гриппа и коронавирусов и их связи с особенностями вызываемых ими пандемий.
12. Определение характера изменений механизмов регуляции раннего эмбриогенеза в связи с изменениями факторов среды.