Эффекты кластеризации и синхронизации при формировании патологической активности нейронных сетей

В рамках выполнения первых двух этапов проекта в 2021/23 годах было установлено, что явление самоорганизованной бистабильности (произвольные скачкообразные переходы между состояниями глобальной десинхронизации и когерентности, статистика появления которых воспроизводит свойства электрической активности нейронных ансамблей эпилептического мозга) действительно может наблюдаться не только в сложных сетях фазовых осцилляторов, но и в более биологоправдоподобных спайковых нейронных сетях. Однако, с точки зрения более глубокого понимания биофизических и динамических механизмов возникновения самоорганизованной бистабильности в разработанных моделей нейронных сетей необходимо детальное исследование условий реализаций данного динамического режима в системе от ключевых параметров модели, соответствующих характеристикам биофизических процессов в нейронных сетях мозга. С учетом вышесказанного, в период с 1 июля 2023 г. по 30 июня 2024 г. были решеныследующие научные задачи: 1. Анализ процесса возбуждения режимов экстремальной синхронизации при взаимодействии двух нейронных сетей с ограничением ресурса. 2. Исследование процесса возбуждения режимов экстремальной синхронизации в зависимости от типа взаимодействия между сетями. 3. Сопоставление свойств экстремальной синхронизации модельной сети с записями ЭЭГ эпилептических животных. 4. Исследование роли конкретных биофизических механизмов астроцитарной модуляции синаптической передачи на статические и динамические свойства паттернов синхронизации в нейронных ансамблях на основе разработанной на предыдущем этапе проекта нейрон-астроцитарной сети. 5. Параметрический анализ условий формирования самоорганизованной бистабильности в разработанной биологореалистичной модели нейрон-астроцитарной сети. 6. Верификация полученных результатов с опубликованными и имеющимися экспериментальными данными влияния астроцитов на формирования патологической синхронизации в нейронных сетях in vitro, in vivo.