Русский
!

Presentations

Modeling unrepairable damages in hippocampal cells induced by heavy charged particles and their influence on the functioning of the neural networks

Batmunkh M., Bayarchimeg L., Kolesnikova E.A., Bugay A.N.1, Lkhagva O.2

Joint Institute for Nuclear Research, Laboratory of Radiation Biology, Russia, 141980, Dubna, Joliot-Curie st. 6, batmunkh@jinr.ru

1Dubna State University, Russia, 141982, Dubna

2National University of Mongolia, Mongolia, 210646, Ulaanbaatar

Исследование радиационных эффектов тяжелых заряженных частиц в функциональных структурах центральной нервной системы при длительных космических полётах и проведении лучевой терапии является очень важной составной частью фундаментальной проблемы современной радиобиологии. В связи со сложностью проведения соответствующих экспериментов на живых организмах для решения рассматриваемых проблем требуется развитие методов математического и компьютерного моделирования. Настоящая работа направлена на разработку методов компьютерного моделирования нейро- и радиобиологических процессов, протекающих в структурах нервной системы, в результате действия тяжелых заряженных частиц. Гиппокамп крысы, включающий пирамидные, зрелые и незрелые гранулярные клетки, клетки мшистых волокон и нервные стволовые клетки, был смоделирован начальным распределением молекулярных повреждений различной природы в чувствительных структурах клеток нервной системы, таких как ядерная ДНК и синаптические рецепторы после прохождения треков заряженных частиц [1]. Выявлено, что ионы железа с энергией 1 ГэВ/нуклон при малых дозах менее 0.2 Гр формируют сложные кластеры двунитевых разрывов ДНК в клеточном ядре, состоящие из 23 и более однонитевых разрывов ДНК, 40 и более различных повреждений оснований. Также показано, что большие значения локальных энерговыделений и продуктов радиолиза воды, возникающих в треках тяжёлых ионов, существенно снижают количество дендритных шипов и синаптических рецепторов [2]. Таких нерепарируемых повреждений не обнаружено при действии высокоэнергичных протонов и рентгеновских лучей в дозах более 10 Гр. Для изучения отдалённых последствий действия радиации была исследована динамика клеточной популяции гиппокампа и функционирования нейронных сетей в результате нейрогенеза [3]. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (17-29-01007).

Литература

1. Batmunkh M., et al. Optimized neuron models for estimation of charged particle energy

deposition in hippocampus // Phys. Med. 57, 2019. 88-94.

2. Bayarchimeg, L., et al. Evaluation of Radiation-Induced Damage in Membrane Ion Channels and Synaptic Receptors // Phys. Part. Nucl. Lett. 16, 1, 2019. 54-62.

3. Kolesnikova E., et al. Modeling the influence of heavy ion beams on neurogenesis and functioning of hippocampal neural networks // EPJ Web of Conf. 204, 2019. 04007.

© 2004 Designed by Lyceum of Informational Technologies №1533