Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова
Российской академии наук (ИЭФБ РАН)

НаукаОсновные темы исследований

Основные темы исследований

Тема 1. «Когнитивная нейрофизиология и экспериментальная патология»

Рук. направления: д.м.н., проф. А.Ю. Егоров 
Заместитель: к.б.н. Е.И. Гальперина.
Исполнители — лаб. №№ 2, 4, 7, Тихонравов Д.Л. (лаб №5)

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.

Тема 2. «Физиологические и биохимические механизмы гомеостаза в онто- и филогенезе»

Рук. направления: д.б.н., Никифоров А.А.  
Заместитель: д.б.н. Парнова Р.Г. 
Исполнители — лаб. №№ 3, 11, 19, 20, 23.

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. 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

Тема 3. «Механизмы функционирования сенсорных систем человека и животных в сравнительном и эволюционном аспекте»

Рук. направления: д.б.н., Фирсов М.Л. 
Заместитель: д.б.н. Заместитель Андреева И.Г.
Исполнители — лаб. №№ 13, 12, 25

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. 

 Тема 4. Молекулярные механизмы нарушений при эндокринных и нейродегенеративных заболеваниях и пути их коррекции».

Рук. направления: д.б.н., Шпаков А.О.
Заместитель: к.б.н. Заместитель Деркач К.В.
Исполнители — лаб. №№ 6, 21, 37, 26, 35, Шестакова Н.Н. (лаб. № 13)

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. 

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.

 

Тема 5. «Молекулярные и клеточные механизмы функционирования ЦНС в норме и патологии»

Рук. направления: д.б.н., член-корр. Тихонов Д.Б. 
Заместитель: д.б.н. Зайцев А.В.
Исполнители — лаб. №№ 5, 9, 8, 34.

 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.

 

Тема 6. «Механизмы адаптации человека и животных к экстремальным воздействиям природного и антропогенного характера»

Рук. направления: д.м.н., член-корр.  Сороко С.И.
Заместители: Гончаров Н.В., Шемякина Н.В.
Исполнители — лаб. №№ 14, 1524, 38, Жуковская М.И., Белинская Д.А. (лаб. 13), Демченко И.Т.,Алексеева О.С., Жиляев C.Ю.,  (лаб. 19), Нестеров В.П., Нестеров С.В., Шемарова И.В., Коротков С.М., Соболь К.В., Иванов К.Б., Бурдыгин А.И. (лаб. № 23).

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.