Новая матмодель поможет объяснить когнитивные нарушения при постковиде

Синхронизация активности нейронов приводит к появлению электрических импульсов, которые также называются мозговыми волнами. Под действием множества факторов, например влияния особых регуляторных веществ, изменения свойств клеточных мембран и прочего, эти ритмические колебания разрядов могут перестраиваться. Подобные процессы лежат в основе важнейших функций головного мозга, в том числе когнитивных, — именно поэтому их нарушение может быть связано с разнообразными патологиями.

Так, коронавирусная инфекция опасна не только сама по себе, но и тем, что после выздоровления пациенты сталкиваются с постковидным синдромом. Под ним понимают множество не объясняемых другими заболеваниями симптомов, среди которых и неврологические нарушения (спутанность сознания, ухудшение памяти, тревожность и так далее). COVID-19 вызывает нарушения метаболизма в мозге, в том числе снижение синтеза глутамата и гамма-аминомасляной кислоты, что может приводить к драматическому изменению ритмов мозга.

Исследователи ИББМ ННГУ предположили, что нарушение когнитивных функций мозга происходит вследствие инфицирования «вспомогательных» глиальных клеток — астроцитов, участвующих в формировании ритмов мозга, — что и приводит к нарушениям метаболизма и синтеза глутамата. Гипотезу ученых подтвердила разработанная ими математическая модель нейронной сети с генерацией квазисинхронных ритмических разрядов, опосредованных активностью глиальных клеток.

«Модель предсказала, что нарушение когерентности нейронной сети при нарушении функций инфицированных астроцитов может быть перемежающейся с интервалами нормальной ритмичности или полным отсутствием синхронизации», — сообщил доцент кафедры нейротехнологий ИББМ ННГУ, кандидат физико-математических наук Сергей Стасенко.

В модели учитывается активация астроцитов в зависимости от уровня возбуждения нейронов и обратной связи между астроцитами. Последняя основана на высвобождении глутамата, которое способствует групповому возбуждению нейронов на «попечении» астроцитов. Также авторы учитывали, что чем выше была вирусная нагрузка, тем сильнее нарушения метаболизма, а значит, и меньше синхронизация активности нейронов.

«Повышенная тревожность и нарушения памяти остаются наиболее тяжелыми последствиями заражения вирусом SARS-CoV-2. Надеемся, что разработанная нами модель и полученные результаты смогут прояснить процессы, происходящие в организме после перенесенной инфекции COVID-19, в частности, связанные с нарушением памяти при постковидном синдроме», — подчеркнул Сергей Стасенко.