Computational Modeling of Neurons: HCN and Calcium Channels in Excitability & Depression

Výzva	Štipendiá pre excelentných výskumníkov a výskumníčky R2-R4
Hlavný riešiteľ	Matúš Tomko
Prijímateľ	Ústav molekulárnej fyziológie a genetiky SAV
Celkový rozpočet	111 230,10 €
Príspevok poskytovateľa	111 230,10 €
Zdroj financovania	Plán obnovy a odolnosti
Začiatok realizácie	október 2024
Koniec realizácie	jún 2026
Kategória výskumníka	R2
Vedná oblasť	Prírodné a lekárske vedy

Anotácia

Duševné poruchy vrátane depresie sú vážnym problémom verejného zdravia. Osobitnú pozornosť je potrebné venovať ženám počas tehotenstva, keď sú ženy kvôli hormonálnym výkyvom náchylnejšie na stres a poruchy nálady. Negatívne účinky depresie matiek na potomstvo boli opísané na viacerých úrovniach, od zmien v správaní až po anatomické zmeny v jednotlivých štruktúrach mozgu. Osobitná pozornosť sa venovala hipokampu, centru pamäti a poznávania. Spolu s prefrontálnou kôrou je hipokampus citlivý na stres. Zmeny v excitabilite hipokampálnych neurónov potomstva v dôsledku depresie matky sa pozorovali aj na oddelení biofyziky a elektrofyziológie Centra biovied. Stále však chýbajú poznatky o molekulárnych determinantoch a signálnych dráhach, ktoré sú základom týchto zmien. Cieľom tohto projektu je vysvetliť pozorované zmeny v excitabilite neurónov pomocou zmien na úrovni iónových kanálov, konkrétne HCN a napäťovo riadených vápnikových kanálov, s využitím techník počítačového modelovania. Okrem toho budeme skúmať, či materská depresia môže ovplyvniť kľúčové funkcie hipokampálnych neurónov, ako je rezonancia, časové kódovanie alebo detekcia koincidencie. Dáta a modely budú integrované do európskej výskumnej infraštruktúry EBRAINS. Tým sa zabezpečí ich dostupnosť a potenciálne využitie inými výskumníkmi. Projekt je tiež v súlade so zásadami 3R, ktoré sa týkajú zníženia testovania na zvieratách. Kombináciou počítačového modelovania, viacúčelových optimalizačných techník a štatistických metód projekt presahuje súčasný stav techniky. Namiesto priemerného modelu sa vytvorí a preskúma celá populácia modelov neurónov, aby sa pokryla biologická variabilita. Okrem toho sa v rámci projektu vytvoria predikcie, ktoré bude možné testovať v budúcnosti testovať.