Тел.: (095) 209-42-25, (095) 952-33-03; E-mail: chernav@iitp.ru

Биология развития. Группой д.б.н. В. П. Божковой изучались механизмы развития, приводящие к возникновению пространственно упорядоченной дифференциации клеток. В дополнение к широко исследуемым в настоящее время принципам генетического программирования развития показано значение для дифференцировки той информации, которая поступает в клетки через межклеточные связи и, в первую очередь, через высокопроницаемые (щелевые) контакты. С помощью генетических мутантов было подтверждено предположение, что локальная специфика проницаемости каналов щелевых контактов у зародышей находится под контролем генов морфогенеза. В этих опытах были использованы мутанты floating head (flh) линии flh b237, полученные через международное сообщество по Генетике и развитию данио от В. Коржа (Сингапурский институт молекулярной биологии). Полученные данные подтверждают гипотезу о связи щелевых контактов с пространственной упорядоченностью клеточной дифференцировки и демонстрируют путь, позволяющий изучать систему регуляции свойств щелевых контактов на генетическом уровне. Кроме того, выявлены стадии развития у зародышей рыб, на которых проявляется активность фосфатидилинозитольной системы.

Свойства клеточных мембран играют важную роль в клеточных процессах, в том числе патологических В предыдущих исследованиях, проведённых к.б.н. И. М. Плонским на белках слияния вируса гриппа (HA) и бакуловируса (GP64), было показано, что характеристики поры в момент её образования определяются не мембранами, а самими белками слияния. Изучаемыми характеристиками поры являлись начальная проводимость, кинетика образования и обратимость. Было установлено, что поры, образуемые различными вирусными белками, отличаются друг от друга. Планируется синтезировать молекулярные химеры – гибридные молекулы, содержащие аминокислотные последовательности HA и GP64 – и установить, какими участками последовательностей определяются те или иные свойства поры. Работа проводится в сотрудничестве с Лабораторией клеточной и молекулярной биологии Национального института здоровья США.

Нейробиология. Нервная система – основа информационного взаимодействия многоклеточных животных – изучалась в лаборатории на нескольких уровнях. Закончена многолетняя серия работ коллектива ученых, руководимого д.б.н. Ю. И. Аршавским, по изучению нейронных механизмов, обеспечивающих ориентацию морского моллюска Clione limacina по отношению к полю тяжести. Функциональная организация нейронных механизмов позы чрезвычайно сложна у позвоночных. Преимущество Clione в том, что, будучи брюхоногим моллюском с простой нервной системой, он имеет довольно сложное поведение при плавании в трехмерном пространстве. Была обнаружена и изучена иерархическая организация управления пространственной ориентацией. Детально изучен путь сигналов от рецептора гравитации, статоциста. Они идут к центральному ганглию, где возбуждают церебро-педальные интернейроны, контролирующие мотонейроны хвоста и крылышек. Пространственная ориентация достигается при кооперативном взаимодействии хвоста и крылышек. Управляющие нейронные сети совмещают высокую устойчивость по отношению к случайным воздействиям и большую гибкость с адаптацией к меняющимся условиям. Было найдено несколько мод ориентации, которые определялись функциональными перестройками нейронных связей. В зависимости от температуры воды Clione ориентируется головой вверх (в холодной воде) или вниз (в теплой воде) с тем, чтобы двигаться к слоям с подходящей температурой. При соприкосновении головы с посторонним предметом происходит замирание и пассивное опускание головой вниз. Резкая перестройка происходит при охотничьем поведении. Направление изгибов хвоста не постоянно, но меняется случайно во времени, как если бы Clione сканировал окружающее пространство в поисках добычи. Показано, что в этом поведении участвуют ГАМК-эргические механизмы. Исследования проводятся в сотрудничестве с Институтом нейробиологии Университета Пуэрто Рико и Каролинского института Стокгольма.

В плане анализа информационных процессов в нервной системе беспозвоночных к.б.н. Ю. М. Бурмистровым проводилось коррелированное изучение вентиляторной активности и поведенческих проявлений у пресноводных раков Procambarus cubensis, многие поколения которых содержались в аквариуме и которые хорошо адаптировались к лабораторным условиям. Была разработана техника повторных экспериментов, позволяющая проводить анализ модификаций вентиляторной активности, вызванных влиянием центральной нервной системы. Основной полученный результат состоит в замечании, что локомоторная активность (особенно вентиляторная) служит хорошим показателем функционального состояния рака и восприятия им внешней стимуляции. Возможно, что реакции рака на неожиданные стимулы, подобные ориентирующей реакции млекопитающих включают эмоциональный компонент, т.е. индивидуальную оценку ситуации. Исследования проводились совместно с Институтом высшей нервной деятельности РАН и Институтом ядерной физики при физфаке МГУ.

Д.б.н. З. Х-М. Хашаев проводил изучение молекулярного механизма действия ряда фармокологических препаратов широкого профиля (нейропептиды, анальгетики, анестезирующие препараты, наркотические и психотропные средства, а также супертоксиканты диоксинового ряда) с точки зрения их влияния на проницаемость биологических мембран. Эти исследования проводятся в сотрудничестве с Институтом экспериментальной и теоретической биофизики РАН (г. Пущино), а также с Институтом биохимической физики РАН.

Моторное управление. К.б.н. М. Б. Беркинблитом и к.б.н. С. А. Адамовичем изучались точностные движения к запомненным целям у старых людей при их зрительном и кинестетическом предъявлении. В отличие от молодых испытуемых все пожилые испытуемые показывали более высокую точность при кинестетическом предъявлении целей. Можно думать, что пожилым испытуемым труднее сопоставлять координаты цели, которые хранятся в пространственной памяти, с координатами указательного пальца, которые задаются кинестетически. Обнаружены и другие отличия. Проведены опыты на деафферентированном пациенте при предъявлении целей в темной комнате и в условиях структурированного зрительного поля. После запоминания положения цели указывание проводилось с закрытыми глазами. При трехмерных движениях основной источник ошибок у деафферентированного пациента – трудность управления многими суставами и учет силы тяжести. Предъявление цели в светлой комнате не помогает в решении этих проблем и не ведет к снижению ошибок. Также была обнаружена парадоксально более высокая точность движений к запомненной цели при видении только кончика пальца по сравнению с видением всей руки. Для изучения трудностей интеграции зрительной и кинестетической информации у паркинсоников была разработана новая методика, когда человек видит свою руку не в том месте, где она в действительности находится. Это создает конфликт между зрением и проприоцепцией. Были предложены варианты использования этой методики для реабилитации больных с моторными нарушениями. Кроме того, был проведен трехмерный анализ тремора у людей больных паркинсонизмом (для чего разработана специальная методика) и показано, что использование некоторых лекарств (в частности, Pramipexole) уменьшает тремор. Исследования проводятся совместно с лабораторией доктора Познера в Ратгерсовском университете штата Нью-Джерси (США).

Принципы биоинформатики. Метод структурной организации информации в областях знаний, связанных с изучением высшей нервной деятельности, и комплексный подход к интерпретации данных обследования детей с задержкой речевого развития, разработанные д.ф.-м.н. И. П. Лукашевич, позволили ей построить нейрофизиологическую классификацию, показать роль правого полушария в развитии речи, памяти и психо-эмоциональной сферы, а также объяснить некоторые патогенетические механизмы нарушения развития речи и поведения у детей. Разработанная с помощью структурного подхода автоматизированная диагностическая система "ЭЭГ-ЭКСПЕРТ" используется на практике в целом ряде научно-исследовательских и медицинских учреждений Москвы. Работы проводятся при участии Института возрастной физиологии РАО и Института коррекционной педагогики РАО.

• Российский фонд фундаментальных исследований (№ 99-04-48147): "Основные принципы функционирования молекулярных квантовых компьютеров".
• Российский фонд фундаментальных исследований (№ 98-04-48836): "Межклеточные взаимодействия в эмбриональном развитии".
• Российский фонд фундаментальных исследований (№ 00-04-48822): "Сигнальная функция фосфатидилинозитольной системы в морфогенезе".
• Российский фонд фундаментальных исследований (№ 00-04-49344): "Изучение механизмов взаимодействия различных мозжечковых входов".
• Российский фонд фундаментальных исследований (№ 01-50-70102): "Изучение высоко специфических нейронных ансамблей".
• Министерство образования РФ (ROST-N-90): Русско-французский проект "Зрение роботов 11".

Статьи:

1. Deliagina T. G., Orlovsky G. N., Selverston A. I., and Arshavsky Y. I. Neuronal mechanisms for the control of body orientation in Clione limacina. 2. Modification of the activity of postural control system // J. Neurophysiology. 2000. No. 83. P. 367-373.
2. Deliagina T. G., Orlovsky G. N., Selverston A. I., and Arshavsky Y. I. Asymmetrical effect of GABA on the postural orientation in Clione // J. Neurophysiology. 2000. No. 84: P. 1673-1676.
3. Bozhkova V.P., N.V. Rozanova. Local changes in gap junctional permeability accompany regionalization of the mesoderm in early fish (loach, Misgurnus fossilis) embryos // Membr. Cell Biol. 2000. V. 14. No. 2. P. 1-10.
4. Dunin-Barkowski W.L., Wunsch D.C. Phase-based cerebellar learning of dynamic signals // Neurocomputing. 2000. V. 32-33. P. 709-725.
5. Orem J.M., Dunin-Barkowski W.L. Sleep of Paradoxes // J. Physiology. 2000. V. 526.1. P. 2.
6. Orem J.M., Lovering A.T., Dunin-Barkowski W.L., Vidruk E.H. Endogenous excitatory drive to the respiratory system in rapid eye movement sleep in cats // J. Physiology. 2000. V. 527.2. P. 365-376.
7. Ларионова Н.П., Самосудова Н.В., Реутов В.П., Чайлахян Л.М Сравнительное исследование изменений количественных характеристик структуры молекулярного слоя мозжечка лягушки Rana Temporaria под влиянием L-глу-тамата и NO-генерирующего соединения // ДАН. 1999. Т. 369. №6. С. 836-840.
8. Poizner H., Feldman A., Levin M., Berkinblit M., Hening W., Patel A., Adamovich S.V. Arm-trunk coordination is deficient and vision-dependent in Parkinson's patients during reaching movements // Experimental Brain Research. 2000. No. 133. P. 279-292.
9. Rajaraman V., Jack D., Adamovich S.V., Hening W., Sage J., Poizner H. Three dimensional quantitative assessment of Parkinsonian tremor. Сlinical application in evaluating the efficacy of Pramipexole // Clinical Neurophysiology. 2000. No. 111. P. 338-343.
10. Шкловский В.М., Лукашевич И.П., Мачинская Р.И., Воробьева Е.В., Никитина Ю.В., Полякова Е.Б. Патогенетические механизмы заикания // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова, 2000, N 4, с. 50-53.
11. Шкловский В.М., Лукашевич И.П., Мачинская Р.И., Воробьева Е.В., Никитина Ю.В., Полякова Е.Б. Патогенетические классификация заикания // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова, 2000, N 8, с.67-69.
12. Лукашевич И.П., Мачинская Р.И., Фридман Т.В., Шкловский В.М. Комплексный анализ патогенетических механизмов и этиология синдрома заикания // Дефектология. 2000. № 5. С. 9-15.
13. Либерман Е.А. Необходимость новой науки для описания живого // www.iitp.ru/personal/Efim_Liberman/newscience.htm.
14. Кузнецов Н.А., Любецкий В.А., Чернавский А.В. К вопросу о понятии информационного взаимодействия // Труды 2-й международной конференции "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", Самара, 19-24 июня 2000, с. 8-20.
15. Чернавский А.В. Точные последовательности Смита для конечно кратных открытых отображений многообразий. – В сб.: Топологические методы нелинейного анализа, Воронеж: Из-во Воронежского государственного университета, 2000. C. 37-141.

В печати:

16. Самосудова Н.В., Божкова В.П. Внутриклеточная локализация кальция в зародышах вьюна на стадии ранней гаструлы (статья подготовлена к публикации).
17. Ларионова Н.П., Самосудова И.В., Реутов В.П., Чайлахян Л.М. Сравнительное исследование изменений структуры нейрон-нейронного взаимодействия в молекулярном слое мозжечка лягушки под влиянием L -глутамата и NO-генерирующего соединения // ДАН. 2000.
18. Adamovich S.V., Archambault P., Ghafouri M., Levin M.F., Poizner H., Feldman A.G. Hand trajectory invariance in reaching movements involving the trunk // Submitted to Experimental Brain Research.
19. Adamovich S.V., Berkinblit M.B., Hening W., Sage J., Poizner H. The interaction of visual and proprioceptive inputs in pointing to actual and remembered targets in Parkinson disease // Submitted to Neuroscience. Jack D., Boian R., Merians A., Tremaine M., Burdea G.C., Adamovich S.V., Recce M., Poizner H. Virtual Reality-Based Stroke Rehabilitation // Submitted to IEEE Transactions on Rehabilitative Engineering.
20. Krebs H.I., Hogan N., Hening W., Adamovich S., Poizner H. Procedural Motor Learning in Parkinson Disease // Ssubmitted to Experimental Brain Research.
21. Krebs H.I., Volpe, B, Aisen, M., Hening, W., Adamovich, S., Poizner, H., Pradeep, K., Hogan, N. Robotic Applications in Neuromotor Rehabilitation // Submitted to Robotica.
22. Либерман Е. А., Минина С. В., Шкловский-Корди Н.Е. Хаиматика – новая наука, объединяющая биологию, физику и математику (статья подготовлена к публикации).

Тезисы:

23. Dunin-Barkowski W.L. A Plausible Role of Cerebellar Purkinje Cells: Equalisation of Synaptic Inflow to Climbing Fiber Cells // Soc. for Neurosci., Annual Meeting, 2000, p. 1988.
24. Orem J.M., Lovering A.T., Dunin-Barkowski W.L., Vidruk E.H. Characterisation of apneic states in awake and sleeping cats // Soc. for Neurosci., Annual Meeting, 2000, p. 1085.
25. Orem J.M., Dunin-Barkowski W.L., Lovering A.T., Vidruk E.H. Issues for models of the respiratory system arising from studies of the unanesthetized cat. – In: Frontiers in Modelling and Control of Breathing: Integration at Molecular, Cellular and System Levels, North Falmouth (Cape Cod), Massachusetts, USA, p. 26
26. Самосудова Н.В., Реутов В.П., Ларионова И.П. Нейрон-глиальные взаимодействия в условиях повреждения нейронной сети мозжечка под влиянием глутамата и оксида азота // Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Интеллектуальные САПР – 2000", 3-8 сентября 2000 г., Геленджик.
27. Larionova N.P., Samosudova N.V., Reutov V.P. Comparative investigations of nitric oxide and L-glutamate influence on cerebellum cellular communications // EJN Brighton UK European Journal of Neuroscience, 2000. V. I 2. Suppl. 11. Р. 13.
28. Larionova N.Р., Samosudova N.V., Reutov V.P. Comparative investigation of L-glutamate-nitric oxide interaction in frog cerebellum Rana temporaria in vitro and problems of memory and biological clock // Revista de Neurologia. 4th European meeting on glia-cell function in health and disease. Ed. B. Castellano. Barcelona, Spain, 2000, p. 81.
29. Jack D., Boian R., Merians A., Adamovich S., Tremaine M., Recce M., Burdea G.C., Poizner H. A virtual reality-based exercise program for stroke rehabilitation // ASSETS 2000: Fourth ACM SIGCAPH Conference on Assistive Technologies, Arlington Virginia, November 13-15, 2000.
30. Adamovich S.V., Berkinblit M.B., Poizner H. 3D Pointing to remembered targets with and without complete stop near the target // Proceedings: Society for Neuroscience, 2000 (in press).
31. Schettino L.F., Adamovich S.V. and Poizner H. The role of visual feedback in the determination of hand coordination during grasping // Proceedings: Society for Neuroscience, 2000 (in press).

 

32. Messier J., Adamovich S.V., Berkinblit M.B., Tunik G., Poizner H. Influence of motor speed on accuracy and coordination of pointing to memorised targets in 3-D space in a deafferented subject // Proceedings Society for Neuroscience, 2000 (in press).
33. Ghafouri M., Archambault P., Adamovich S.V., Levin M.F., Poizner H. and Feldman A.G. Frames of reference for the control of pointing movements // Proceedings: Society for Neuroscience, 2000 (in press).
34. Kudina L. Single and doublet firing of human motoneurones: two patterns or two mechanisms? // Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Интеллектуальные САПР – 2000", 3-8 сентября 2000. Геленджик.
35. Piotrkiewicz M., Kudina L., Mierzejewska J., Zoukowskya N. Study of human motoneurone firing (experiments and simulation) // Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Интеллектуальные САПР – 2000", 3-8 сентября 2000. Геленджик.
36. Piotrkiewicz M., Kudina L., Mierzejewska J., Zoukowskya N. Study of human motoneurone firing (experimants and simulation) // Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Интеллектуальные САПР – 2000", 3-8 сентября 2000. Геленджик.