Лаборатории

Лаборатория биомеханики

Лаборатория биомеханики

Заведующий лабораторией

Шахназаров Александр Арамович

Лаборатория биомеханики

Направления деятельности

Исследования сотрудников лаборатории связаны с математическим моделированием механики биологических процессов и систем. мышцы.  Два основных направления деятельности связаны с исследованиями в области сокращения мышцы. Первое направление посвящено задачам сердечного сокращения. Исследования включают в себя разработку математических моделей сердечной мышцы и приложение таких моделей к численному исследованию механического сокращения ткани сердечной мышцы, миокарда, или камер сердца в системе кровообращения. Подобные модели не только имеют характер фундаментальных исследований, помогая исследователям лучше понимать некоторые сложные процессы, лежащие в основе сердечного сокращения и его патологий, но и имеют прикладное значение. В частности, детальные модели механики миокарда в совокупности с моделями его электрофизиологии внедряют в различные численные пакеты математического моделирования, которые было бы возможно использовать для медицинских задач, помогая врачу с выбором эффективной стратегии лечения при некоторых сердечных заболеваниях. Второе направление связано с численным моделированием динамики молекулярных структур сократительных и регуляторных белков поперечнополосатой и, в том числе, сердечной мышцы. Поведение таких структур, наблюдаемые и оцениваемые различными алгоритмами изменения их свойств при различных мутациях, ассоциированных с некоторыми сердечными патологиями, могут пролить свет на особенности подобных сердечных нарушений и указать правильное направление при их описании с использованием математических клеточных моделей.

Заведующий лабораторией

Шахназаров Александр Арамович

заведующий лабораторией

Занимаемые должности

Сотрудники лаборатории

Кубасова Наталия Алексеевна

ведущий научный сотрудник

Занимаемые должности

Сёмин Фёдор Александрович

старший научный сотрудник

Занимаемые должности

Багбеков Ринат Каримович

научный сотрудник

Занимаемые должности

Галушка Валентина Анатольевна

техник

Занимаемые должности

Хабибуллина Альбина Рустемовна

научный сотрудник

Занимаемые должности

Цатурян Андрей Кимович

ведущий научный сотрудник

Занимаемые должности

Основные исследования и их результаты

•    Разработана новая математическая модель сокращения миокарда, детально описывающая механо-химические процессы, вызывающие сокращение и воспроизводящая большой набор опытных данных.
•    Модель механики миокарда успешно применили к задаче о сокращении левого желудочка сердца, аппроксимированного осесимметричной геометрией, в системе кровообращения. Опубликован ряд работ, в которых представлены результаты влияния различных факторов, включая некоторые наследственные мутации в регуляторных белках миокарда в стенке желудочка, на его функцию как насоса.
•    Новую модель механики использовали для построения модели электромеханики миокарда, воспроизводящей зависимости динамики генерируемой мышцей силы от частоты и включающей несколько механизмов механо-электрической обратной связи.
•    Модель электромеханики миокарда применили для исследования распространения волн электрической активации и механического сокращения в образце миокардиальной ткани с невозбудимыми и не проводящими участками. Показано, что эффекты деформации на скорость распространения волн активации могут иметь существенное влияние на возникновение и поддержание в ткани волн типа ре-ентри, играющих роль в аритмогенезе.
•    Разработан метод анализа изгибной жёсткости регуляторного белка тропомиозина по его траектории в МД расчёте. Промоделированы эффекты некоторых кардиомиопатических мутаций. В частности, было показано, что канонические замены в центральной части молекулы тропомиозина G126R/D137L увеличивают изгибную жёсткость структуры. Это демонстрирует, что центральный участок молекулы тропомиозина участвует в тонкой настройке Ca2+-регуляции актин-миозинового взаимодействия в мышцах.
•    Построена упрощённая модель регуляторной единицы тонкой нити в саркомере миокарда. Получены механические характеристики тонкой нити в расслабленном состоянии.