Methodology of Discovering Functional Brain Networks From Fmri Data in Resting Stage

Abstract

Пациенты с эпилепсией вынуждены хронически применять антиэпилептические препараты (АЭП). Ранее нами было показано увеличение эффективности препарата карбамазепина (КБЗ), включенного в наночастицы PLGA (КБЗ-НЧ) в 30 раз, по сравнению со свободной формой (КБЗ). Хроническое применение КБЗ может оказать влияние на поведение. Для КБЗ показаны нормотимические эффекты, а также снижение двигательной активности и тревожности. Изменение поведения при хроническом приеме КБЗ-НЧ в данном исследовании изучили впервые. Эксперимент проводили на крысах Wistar. Животным из 5 групп (n = 60) в течение 28 дней в хвостовую вену вводили следующие препараты: 1) КБЗ: карбамазепин (раствор в 10% Poloxamer 188) 30 мг/кг; 2) КБЗ-НЧ: КБЗ, включенный наночастицы PLGA (суспензия в 1% Poloxamer 188) 1 мг/кг; 3) ненагруженные наночастицы PLGA (плацебо) в 1% Poloxamer 188. Животные в контрольных группах получали физраствор или 10% Poloxamer 188. Поведение исследовали в тестах «открытое поле» (ОП), «приподнятый крестообразный лабиринт» (ПКЛ) и «Лабиринт Барнс».Животные в группах, получавших плацебо, раствор Poloxamer 188 и физраствор, не отличались от контроля ни по одному из исследованных параметров. В тестах ОП и ПКЛ в группе КБЗ отличий от контроля выявлено не было. Крысы из группы КБЗ-НЧ в тесте ОП показали увеличение двигательной и исследовательской активности, а также снижение тревожности животных. В тесте ПКЛ эта же группа показала увеличение времени нахождения в светлых рукавах лабиринта, что также свидетельствует о снижении тревожности. В тесте «Лабиринт Барнс» животные из группы КБЗ-НЧ в процессе обучения дольше оставались на поверхности лабиринта, что связано с их пониженной тревожностью. Однако, они совершали меньше ошибок в финальном тестировании. Животные из группы КБЗ в процессе обучения не отличались от контроля, однако, в финальном тестировании больше времени тратили на поиск убежища.Таким образом, мы показали, что КБЗ снижает обучаемость животных, в то время как КБЗ-НЧ не только повышает обучаемость, но и снижает тревожность, а также увеличивает двигательную и исследовательскую активность. Вероятно, такие эффекты связаны со способностью наночастиц изменять биораспределение препаратов в головном мозге.

System for Automatic Processing and Analysis of MRI/fMRI Data on the Kurchatov Institute Supercomputer

“…5) The mathematical methods for analyzing MRI / fMRI data need to be improved [2,3]. Scientists at the Kurchatov Institute are currently working on the creation of more advanced data processing mathematical methods for discovering functional brain networks and on the development of program modules that would provide the use of these methods in practice [4]. Therefore, there is the task of integrating such program modules into a general model of processing and analyzing MRI/fMRI data.…”