8 февраля

Дорогие коллеги!

Трудно переоценить вклад каждого из нас в развитие фундаментальных и прикладных исследований в области физиологии и смежных дисциплин! На протяжении многих лет основные направления деятельности нашего Института посвящены изучению системных физиологических механизмов формирования психоэмоционального стресса и болевых реакций, а также молекулярно-генетических, нейрохимических, иммунологических и нейрофизиологических механизмов системной организации физиологических функций и поведения животных и человека.

Вот лишь некоторые из результатов научных исследований, выполненных сотрудниками Института в 2021 году:

1. В экспериментальных исследованиях памяти получены новые данные о характере клеточной экспрессии различных представителей семейства «непосредственных ранних генов» в структурах головного мозга при обучении. Иммуногистохимический анализ показал, что паттерны экспрессии генов c-fos и Arc в различных структурах мозга мышей после выработки оборонительного условного рефлекса на обстановку не везде одинаковы. Установлено, в частности, что в теменной ассоциативной коре и гиппокампе, Arc экспрессируют больше нейронов, чем с-fos. При этом активируются разные популяции клеток, выявляемые по экспрессии немедленных ранних генов c-fos и Arc. Эти популяции являются не перекрывающимися более чем на 60%. Полученные сведения требуют пересмотра результатов многочисленных научных исследований и проектов, согласно которым гены c-Fos и Arc являются равнозначными, универсальными и взаимозаменяемые маркерами нейронной активности в самых разных задачах.
2. В экспериментальных исследованиях на мышах с применением одного из представителей семейства белков, обнаруживаемых в нервной ткани и некоторых видах опухолей – α-синуклеина, – получены приоритетные данные о генетических механизмах нарушений памяти. Документировано, что молодые животные, получавшие олигомеры α-синуклеина, не демонстрируют изменений формирования и сохранности эпизодической памяти, но проявляют выраженные нарушения двигательной активности. Установлено, что показатели поведения ассоциированы со структурно-специфическим паттерном транскрипционной активности изученных генов – повышенным уровнем экспрессии генов S100ab, Casp8 и Casp9 в гиппокампе и префронтальной коре головного мозга, а также гена Acsl1 в мозжечке. Эти особенности предполагает активацию процессов дифференцировки и пролиферации нервных клеток, запуск инициаторной стадии апоптоза. Представленные факты свидетельствуют о структурно-специфической модуляции генома в ответ на токсическое воздействие амилоидогенных структур α-синуклеина, что вносит вклад в понимание молекулярно-генетических механизмов нарушений моторных и немоторных функций при болезни Паркинсона и других синуклеопатиях.
3. В экспериментальных исследованиях получены приоритетные сведения о роли нейроиммунных взаимодействий в центральных механизмах формирования болевой чувствительности при подавлении иммунных реакций в условиях стресса. Установлено, что блокада врожденного иммунного ответа путем внутримозгового введения ингибитора Толл-подобных рецепторов не оказывает влияния на снижение болевой чувствительности при стрессорной нагрузке. Продемонстрировано, что стресс-индуцированное уменьшение содержания провоспалительных цитокинов в крови, сохраняется в условиях центральной блокады Толл-подобных рецепторов. Представленные данные являются фундаментальной основой для дальнейшего изучения характера влияния иммуноактивных веществ на болевую чувствительность с целью поиска новых лекарственных средств в терапии болевых синдромов при отрицательных эмоциогенных воздействиях.
4. В экспериментальных исследованиях на животных получены приоритетные данные о системных механизмах пищевого поведения. Впервые описаны три пути регуляции пищевого поведения в сложных пищевых условиях при активации опиоидных рецепторов желудка: влияние на афферентный синтез – ингибирующие афферентации и подавление реализации пищевой мотивации в поведение; влияние на гомеостаз – угнетающее действие на пищевую мотивацию; влияние на механизмы подкрепления – подавление опережающего подкрепления. Представленные факты имеют не только фундаментальное, но и прикладное значение в плане разработки новых лекарственных средств и пищевых добавок, подбора специальной диеты для коррекции нарушений пищевого поведения человека.
5. В исследованиях на животных получены новые данные о роли комплекса β-эндорфина с модифицированными липопротеидами низкой плотности (мЛПНП) в механизмах реализации и нарушений мотивационно-подкрепляющих отношений на начальных этапах развития атеросклероза. Установлено, что на фоне блокады опиатных рецепторов налоксоном у крыс этот комплекс подавляет активацию питьевого поведения и усугубляет снижение инструментальной активности, вызываемое введением мЛПНП. Обнаружено, что введение комплекса β-эндорфина с мЛПНП на фоне действия налоксона сопровождается подавлением иммуногенных и провоспалительных эффектов эндогенных мЛПНП и иммунных комплексов, содержащих мЛПНП. Выявленные особенности свидетельствуют о диссоциации поведенческих и биохимических эффектов β-эндорфина в составе комплекса с мЛПНП. Представленные сведения вносят вклад в разработку оригинальной гипотезы о специфике вовлечения эндогенных биологически активных веществ в переход адаптационно-компенсаторных процессов в патогенетические.
6. В наблюдениях на людях проведен анализ спектральных характеристик ЭЭГ при выполнении сенсомоторного теста с биологической обратной связью в индивидуальном, конкурентном и кооперативном режимах совместной деятельности. Обнаружено, что социальные контексты находят отражение в специфических паттернах корковой ЭЭГ активности. Совместная деятельность, по сравнению с индивидуальной, приводит к снижению мощности тета-ритма в височных и зрительных зонах, подавлению альфа-активности в большинстве областей коры мозга. В условиях конкуренции выявлено увеличение, а при кооперации – снижение спектральных мощностей тета-ритма во фронтальных и центральных зонах коры. Установлены прогностические корреляты успешности совместной деятельности людей, что проявляется в изменениях спектральных мощностей основных ритмов ЭЭГ при конкуренции и кооперации. У победителей по сравнению с проигравшими ниже мощности тета- и альфа-ритмов, но выше активность бета2- и гамма-ритмов ЭЭГ. Полученные данные перспективны в плане разработки новых методов повышения эффективности командной профессиональной деятельности людей.
7. В наблюдениях на людях изучен характер влияния пассивного экзоскелета нижних конечностей на состояние человека в зависимости от особенностей сенсорной организации вертикальной позы. Выдвинуто предположение, что в условиях «стоячего сидения» («гибридная поза» – вертикальная поза в экзоскелете), существует дефицит афферентации от временно «выключенных» коленных областей, но появление новой афферентации от прилегающих к телу частей экзоскелета, связанных с увеличенной площадью опоры. Выявлена взаимосвязь качества баланса тела в «гибридной позе» (пассивный экзоскелет нижних конечностей) с сенсорной организацией обычного вертикального стояния. Обнаружено, что люди с преимущественно проприоцептивным «вкладом» при обычном стоянии характеризуются лучшим контролем в статистическом положении, но худшим – при целенаправленном раскачивании. Представленные факты имеют прикладное значение в плане подбора и целенаправленного использования экзоскелетных устройств в медицинской реабилитации, а также в процессе обучении применению такого оборудования в промышленности.

8. В наблюдениях на людях установлено, что выполнение теста «n-back» – задачи непрерывного выполнения для оценки и развития рабочей памяти, логического мышления, способности к концентрации внимания – на фоне оптической стимуляции сопровождается увеличением межполушарной кооперации биопотенциалов общего альфа-диапазона ЭЭГ (8-12 Гц). Эти изменения происходят за счет роста межполушарной интеграции биопотенциалов высокого диапазона альфа-ритма (10-13 Гц). Обнаружено, что лица, достигающие высокий результат в обычных условиях, при выполнении теста на фоне оптической стимуляции снижают число правильных ответов. Наоборот, испытуемые с низкой результативностью теста в обычных условиях улучшают ее на фоне мерцания экрана, что сопровождается ростом межполушарнойкогерентности биопотенциалов в альфа2-диапазоне ЭЭГ. Выявлены потенциальные прогностические критерии успешности выполнения когнитивных задач при оптической стимуляции, которые могут быть использованы в разработке нейрофизиологически обоснованных и персонализированных способов повышения результативности интеллектуальной деятельности.

9. В наблюдениях на людях показано, что систематические сочетанные гиповентиляционные тренировки спортсменов повышают двигательную и вентиляторную гипоксическую устойчивость к скоростно-силовым физическим нагрузкам. В указанных условиях выявлено повышение максимальной произвольной задержки дыхания при физической нагрузке, увеличение количества силовых движений. После тренировки обнаружено уменьшение выраженности негативных возбуждающих влияний вегетативной нервной системы на работу сердца. На основе полученных данных сделан вывод о том, что компенсаторные изменения вегетативных показателей в результате воздействия на организм сочетанных гиповентиляционных тренировок формируют принципиально новые функциональные взаимоотношения в метаболических процессах, обеспечивая высокую работоспособность человека. Полученные данные могут быть использованы для повышения эффективности тренировочной деятельности в спорте высших достижений, а также в целях ускорения реабилитации пациентов с помощью лечебной физкультуры.

   Сердечно поздравляем всех сотрудников Института, наших друзей и коллег с Днем Российской науки! Творческого вдохновения, успехов в научном поиске и новых открытий!