КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИФФУЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В НЕРВНОЙ СИСТЕМЕ

Авторы
Файлы

Васильев Ю.Г. Шумихина Г.В. Соболевский С.А. Статья в формате PDF 113 KB

Одной из проблем морфологических исследований в гистологии и применения данных, полученных при морфологическом анализе применительно к живым объектам, является попытки найти взаимосвязь между поcмepтной структурой, выявляемой на микропрепаратах и возможностью описания особенностей их функционирования. Определенную роль в разрешении этой проблемы может играть компьютерное моделирование некоторых биологических процессов. Достаточно перспективным, этом отношении, является выяснение распределения веществ в структурах биологических тканей с учетом законов диффузии, скорости метаболизма и трaнcмембранного переноса. Важно данное направление и в связи с невозможностью точного прижизненного определения содержания того или иного вещества в отдельных клетках и их частях, особенно в нервной системе.

Была использована методика изучения возможностей трофического обеспечения мозга с помощью математического моделирования диффузии кислорода, углекислого газа и глюкозы в программе EXCEL. Предложенный вариант моделирования рассматривает трaнcпортные потоки газов и глюкозы в реальных микрообъектах. Формирование модели предваряет приготовление серийных гистологических микропрепаратов и их объемную реконструкцию.

В компьютер заносились данные об объекте исследования. В каждом кровеносном сосуде математически определялась линейная скорость кровотока с учетом сопротивления и градиента давления. Выяснялась содержание глюкозы и растворенных газов по ходу сосуда (при этом для кислорода рассматривались кривые диссоциации оксигемоглобина в зависимости от парциального давления кислорода, состояния кислотно-щелочного равновесия, концентрации углекислого газа). В модели учитывались коэффициенты диффузии веществ, активный трaнcембранный и трaнcэндотелиальный перенос глюкозы.

В результате были получены интересные данные. Так выяснено, что содержание кислорода и глюкозы в нервной ткани, и особенно в телах нейронов носит крайне неравномерный хаpaктер. Это существенно отличает их распределение от углекислого газа. При этом зоны минимальной концентрации глюкозы и кислорода не совпадают, и если для одних нейронов хаpaктерен дефицит кислорода, то для других ведущим является низкие возможности компенсации по глюкозе. Расстояние в 25 мкм от капилляра является критическим не для газообмена, а для обмена глюкозы. Данные, получаемые с помощью математического моделирования соотносятся с экспериментальными и клиническими наблюдениями. Так гипогликемия со снижением содержания глюкозы в артериях до уровня 0,4∙10^{-6 г глюкозы/мм3}, известная, как грубо дезорганизующая функцию мозга, сопровождается следующими изменениями в рассматриваемой модели. Уже в перикапиллярных прострaнcтвах содержание глюкозы падает до 1,1-0,4∙10^{-6 г глюкозы/мм3}. Уровень глюкозы в межклеточном веществе в крайних ячейках вокруг мембраны тел части нейронов полностью истощается, что делает невозможным усиление ее всасывания из межклеточного вещества. В наиболее слабо обеспечиваемых глюкозой зонах тел нейронов содержание глюкозы снижается до 0,02-0,006∙10^{-6 г глюкозы/мм3}. В нейропиле имеются обширные дефицитарные по глюкозе участки диаметром 30-150 мкм, в которых содержание снижается до уровня предельно низких значений от 0 до 0,05-0,06∙10^{-6 г глюкозы/мм3}. Нейроны, удаленные более чем на 15 мкм от микрососудов, оказываются в условиях тотального недостатка рассматриваемого углевода.

Результаты математического моделирования позволяют предполагать активную роль нейроглии в трaнcпорте глюкозы, во всяком случае, в условиях ее дефицита. При глубоком дефиците глюкозы, приводящем к коме и прекоме, но не к гибели, отказ от данного показателя указывает на невозможность функционирования мозга вообще, что противоречит клиническим данным.

Математическое моделирование в стереологической реконструкции нервной трубки в сроки, когда в ней происходят процессы пролиферации и детерминации нейробластов, а также в ходе миграции нейробластов в области анатомических закладок органов также указывают на неравномерный хаpaктер распределения глюкозы и кислорода. Участки с относительно высоким содержанием этих веществ чередуются с областями с их низкой концентрацией. Участки дефицита глюкозы более локальны, но они же отличаются минимальным содержанием потрeбляемого вещества. Такое разнообразие распределения глюкозы и кислорода может явиться значимым фактором в процессе развития нервной системы.

ТЕХНОЛОГИЯ ВИРТУАЛЬНОЙ ПЕРСОНАЛЬНОЙ АУТЕНТИФИКАЦИИ НА ОСНОВЕ ЦВЕТОВОГО ГАММИРОВАНИЯ

Статья в формате PDF 95 KB...

23 05 2026 3:26:11

ОЦЕНКА ДИНАМИКИ РАЗВИТИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В УСЛОВИЯХ РИСКА

Статья в формате PDF 136 KB...

22 05 2026 13:13:30

Оценка семян амаранта и продуктов его переработки с позиции безопасности

Статья в формате PDF 125 KB...

21 05 2026 6:57:28

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДИК БИОИНДИКАЦИИ

Статья в формате PDF 495 KB...

20 05 2026 10:55:34

Морфофункциональные изменения эпителиоцитов волосяных фолликулов кожи морских свинок при воздействии рентгеновского излучения

Статья в формате PDF 104 KB...

19 05 2026 21:12:13

БИОФИЗИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ИССЛЕДОВАНИЮ БИОНООСФЕРЫ

Статья в формате PDF 164 KB...

18 05 2026 15:27:34

АНАЛИЗ НАГРУЗКИ В СОТОВЫХ СЕТЯХ СТАНДАРТА GSM г. КРАСНОЯРСКА

Статья в формате PDF 109 KB...

17 05 2026 3:32:28

ДИНАМИКА ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ДИЗЕНТИРИЕИ В ПЕРИОД С 1986-1999 гг. В РСО-АЛАНИЯ

Статья в формате PDF 123 KB...

16 05 2026 14:15:13

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ

Статья в формате PDF 156 KB...

15 05 2026 13:54:43

ЭКОЛОГИЯ, ТЕХНОГЕННАЯ ПАТОЛОГИЯ И КАЧЕСТВО ЖИЗНИ РАБОТАЮЩЕГО НАСЕЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО РЕГИОНА

Представлены данные распространенности производственно обусловленной патологии на территории Свердловской области. Дана оценка качеству жизни и уровня адаптации к повреждающим факторам производственной среды у рабочих криолитового производства. Показано, что техническое загрязнение окружающей среды нeблагоприятно сказывается на адаптивных возможностях человека и снижает качество его жизни ...

14 05 2026 17:59:41

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ ШАХТНОГО ТИПА (по материалам магистерской диссертации)

Статья в формате PDF 323 KB...

13 05 2026 8:57:22

ЖЕЛЧЕГОННАЯ АКТИВНОСТЬ ЭКСТРАКТА ИЗ СКОРЛУПЫ СЕМЯН СОСНЫ СИБИРСКОЙ

Статья в формате PDF 126 KB...

12 05 2026 0:33:50

ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ ГЛЮКОАМИЛАЗЫ ИЗ SACCHAROMYCES CEREVISIAE ЛВ-7

Разработана методика выделения и очистки глюкоамилазы, включающая стадии ультрафильтрации на мембране УФМ-50, осаждения изопропиловым спиртом и гель-хроматографии на сефадексах G-25 и G-150, которая позволила получить гомогенный препарат глюкоамилазы из Saccharomyces cerevisiae ЛВ-7 с 70-кратной степенью чистоты; кажущаяся молекулярная масса фермента 99,8 кДа. ...

11 05 2026 20:18:58

ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕВОДА МЕТАФОР В ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ПУБЛИЦИСТИКЕ

Статья в формате PDF 275 KB...

10 05 2026 14:19:57

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЖИВОГО КАК ИТОГ ЦИКЛИЧНОСТИ ПЛАНЕТЫ ЗЕМЛЯ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ МИРА

Статья в формате PDF 106 KB...

09 05 2026 20:55:33

Проявления индивидуального года и особенности адаптации: пoлoвые и возрастные аспекты

Статья в формате PDF 116 KB...

08 05 2026 20:49:58

Интенсивность липопероксидации при угнетении постоянного внутрисосудистого свертывания крови

Статья в формате PDF 118 KB...

07 05 2026 20:41:19

ОДИН ПОСТУЛАТИ ОТ СИЛЫ ИНЕРЦИИ ОСТАНЕТСЯ ОДНО ВОСПОМИНАНИЕ

Статья в формате PDF 114 KB...

06 05 2026 21:29:27

РОЛЬ ФИЗИКАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ В ДИАГНОСТИКЕ ЗАБОЛЕВАНИЙ ПОЧЕК

Статья в формате PDF 245 KB...

05 05 2026 21:49:37

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ГРАМОТНОСТЬ КАК УСЛОВИЕ РАЗВИТИЯ ОБЩЕСТВА

Статья в формате PDF 101 KB...

04 05 2026 23:50:46

ПЕРВЫЕ ИТОГИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БРИГАД СЕСТРИНСКОГО УХОДА В УСЛОВИЯХ РЕФОРМЫ СЕСТРИНСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Статья в формате PDF 120 KB...

03 05 2026 6:28:26

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ДРЕВЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ ТЯЖЁЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Статья в формате PDF 268 KB...

02 05 2026 10:53:22

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АНАЛОГА ПЕПТИДА СЛИЯНИЯ ИЗ ГЕМАГГЛЮТИНИНА ВИРУСА ГРИППА С ФОСФОЛИПИДНЫМИ ЛИПОСОМАМИ: ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОМ 31Р-ЯМР

Статья в формате PDF 112 KB...

01 05 2026 13:56:52

БОРЬБА С КОРРУПЦИЕЙ: УРОКИ ИСТОРИИ

Статья в формате PDF 268 KB...

30 04 2026 19:12:57

РЕАЛИЗАЦИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ НА ОСНОВЕ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ БАЗОВЫХ МАТРИЧНЫХ КРИСТАЛЛОВ

Статья в формате PDF 140 KB...

29 04 2026 23:46:25

ВЛИЯНИЕ ТЕРАПИИ БИЛЬТРИЦИДОМ И УРСОСАНОМ НА ЖЕЛЧНЫЙ ЛИТОГЕНЕЗ В РЕЗИДУАЛЬНУЮ ФАЗУ ОПИСТОРХОЗА

Обследовано 19 здоровых людей и 33 пациента с описторхозом и холелитиазом. Проведена сравнительная оценка некоторых показателей холестеринового, пигментного, белкового обмена в пузырной и печеночной порции желчи у обследованных пациентов до и после терапии бильтрицидом и урсосаном. Выявлено, что у пациентов с описторхозом и холелитиазом в эффективные сроки после монотерапии бильтрицидом отмечается значимое превышение концентрации непрямого билирубина, холестерина и белка в пузырной желчи по сравнению со здоровыми людьми, что свидетельствует о сохранении остаточных явлений при значительном улучшении пигментного обмена и снижении литогенных свойств желчи. Включение в схему подготовки и проведения антигельминтной терапии урсосана позволяет достигнуть наибольшего гиполитогенного состояния пузырной порции желчи в эффективные сроки после терапии бильтрицидом. ...