|
|
Signální transdukce v čichových senzorických neuronech obratlovců a nástroje pro její počítačovou simulaci
Beneš, Martin ; Zápotocký, Martin (vedoucí práce) ; Hejnová, Lucie (oponent)
Cílem této práce je shrnout poznatky o čichové transdukci obratlovců. Tato rešerše je rozdělena do čtyř částí, přičemž každá část je zaměřena na jiný aspekt čichové transdukce. Nejprve je proveden přehled základních elektrofyziologických metod používaných pro výzkum transdukce. Následuje podrobný popis celé transdukce na molekulární úrovni. Další část práce shrnuje, jaké jsou typy modelů a jak se dají využít při modelování čichové transdukce. V závěru této části je proveden podrobný popis dvou modelů. Jeden z nich popisuje počátek čichové transdukce od vazby odorantu na receptor po produkci cAMP a druhý se zabývá zpětnou negativní vazbou Ca2+. Rešerše je zakončena přehledem softwarových nástrojů pro vytváření a analýzy modelů z předešlé části.
|
|
|
Ca2+ signalling in magnocellular neurones of the rat supraoptic nucleus.
Kortus, Štěpán ; Zápotocký, Martin (vedoucí práce) ; Šuta, Daniel (oponent) ; Hromádka, Tomáš (oponent)
v českém jazyce Magnocelulární neurosekreční buňky hypotalamu vysílají své axony do neurohypofýzy, kde do krevního řečiště uvolňují hormony oxytocin a vazopresin. Oxytocin se uplatňuje zejména při porodu a je nezbytný pro stimulaci sekrece mléka během laktace. Základní fyziologickou funkcí vazopresinu je řízení re-absorpce vody v ledvinách, čímž se podílí na regulaci tělesné rovnováhy tekutin. K sekreci hormonů dochází zejména z terminálů neuronů v hypofýze, nicméně hormony jsou secernovány i z dendritů v supraoptickém jádru, kde difundují a ovlivňují okolní buňky skrze autokrinní efekt. Mechanismy řídící sekreci oxytocinu a vazopresinu byly intenzivně studovány během posledních dekád a předpokládá se, že zásadní, v porozumění fyziologie sekrece, je vztah mezi Ca2+ signalizací, sekrecí z dendritů a elektrickou aktivitou magnocelulárních neuronů. V této práci kombinujeme matematickou analýzu s experimentálním měřením Ca2+ signálů izolovaných neuronů ze supraoptického jádra. K jejich identifikaci využíváme transgenní potkany exprimující vazopresin nebo oxytocin značený fluorescenčním proteinem. Studujeme změny Ca2+ homeostázy během těhotenství, laktace a dehydratace. Dále se zaměřujeme na spontánní a indukované Ca2+ signály a na to, jak autoregulační mechanismus vazopresinu může ovlivňovat sekreci...
|
|
|
Ca2+ signalling in magnocellular neurones of the rat supraoptic nucleus.
Kortus, Štěpán ; Zápotocký, Martin (vedoucí práce) ; Šuta, Daniel (oponent) ; Hromádka, Tomáš (oponent)
v českém jazyce Magnocelulární neurosekreční buňky hypotalamu vysílají své axony do neurohypofýzy, kde do krevního řečiště uvolňují hormony oxytocin a vazopresin. Oxytocin se uplatňuje zejména při porodu a je nezbytný pro stimulaci sekrece mléka během laktace. Základní fyziologickou funkcí vazopresinu je řízení re-absorpce vody v ledvinách, čímž se podílí na regulaci tělesné rovnováhy tekutin. K sekreci hormonů dochází zejména z terminálů neuronů v hypofýze, nicméně hormony jsou secernovány i z dendritů v supraoptickém jádru, kde difundují a ovlivňují okolní buňky skrze autokrinní efekt. Mechanismy řídící sekreci oxytocinu a vazopresinu byly intenzivně studovány během posledních dekád a předpokládá se, že zásadní, v porozumění fyziologie sekrece, je vztah mezi Ca2+ signalizací, sekrecí z dendritů a elektrickou aktivitou magnocelulárních neuronů. V této práci kombinujeme matematickou analýzu s experimentálním měřením Ca2+ signálů izolovaných neuronů ze supraoptického jádra. K jejich identifikaci využíváme transgenní potkany exprimující vazopresin nebo oxytocin značený fluorescenčním proteinem. Studujeme změny Ca2+ homeostázy během těhotenství, laktace a dehydratace. Dále se zaměřujeme na spontánní a indukované Ca2+ signály a na to, jak autoregulační mechanismus vazopresinu může ovlivňovat sekreci...
|
|
|
Activity and Memory in Biologically Motivated Neural Network.
Štroffek, Július ; Maršálek, Petr (vedoucí práce) ; Zápotocký, Martin (oponent) ; Hozman, Jiří (oponent)
v češtině Tato práce prezentuje biologicky motivovaný model neuronové sítě, který fun- guje jako autoasociativní paměť. Architektura prezentovaného modelu od- povídá architektuře Hopfieldovy sítě, jež může odpovídat některým částem, které byly identifikovány v hipokampální oblasti CA3 (Cornu Amonis). Vzory v modelu nejsou statické stavy neuronů, ale cyklicky se opakující synchronní aktivity s nízkým relativním počtem současně aktivních neuronů. Vzory jsou do sítě uloženy pomocí Hebbova pravidla upraveného na ukládání sekvencí. Navrhnutý model je analyzován z pohledu kapacity spolu s numerickými si- mulacemi. Model je dále rozšířen o krátkodobé posilování synapsí (STP), které je v modelu nutnou součásí správného vybavování vzorů. Důsledkem tohoto rozšíření je další výrazné zvýšení kapacity modelu. V práci je disku- tována možnost kombinace obou přístupů. Síť může zpracovat vzory v krátkém časovém intervalu bez STP (rychlé vzory) nebo pomocí STP v delším časovém intervalu (pomalé vzory). Z vlastní zkušenosti víme, že některé vzory se mohou vybavit rychle a některé k vybavení potřebují daleko delší čas. Klíčová slova auto-asociativní neuronová síť, Hebovské učení, kódování v nervovém systému, paměť, rozpoznávání vzorů, krátkodobé posilování synapsí 3
|
|
|
Model signální transdukce v čichovém senzorickém neuronu obratlovců s difúzí a analýzou citlivosti
Beneš, Martin ; Zápotocký, Martin (vedoucí práce) ; Jelínek, Jan (oponent)
Cílem tohoto práce je vytvoření a implementace kvalitativního modelu signální dráhy čichového senzorického neuronu včetně zpětné vazby s důrazem na difuzi látek, který by umožňoval další simulace pro porozumění dynamice této dráhy. Předpokládané použití modelu je i pro simulaci ovlivňování při aktivaci dvou receptorů v předem definované vzdálenosti. Model byl vytvořen a následně implementován v programovacím jazyku Python s použitím knihovny STEPS. Následně na modelu byla provedena analýza citlivosti metodou Morris OAT a optimalizace pomocí změn jednotlivých parametrů s velkým významem na výstup modelu. Model podává dobré a i biologicky srovnatelné výsledky, pokud je na počátku dráhy aktivování 10-100 receptorů. Při nižším počtu bohužel výsledky nejsou validní, a tak model nelze použít pro simulaci ovlivňování dvou aktivovaných receptorů. I přesto je ale hlavním přínosem práce model signální transdukce celé signální dráhy se zahrnutou zpětnou vazbou a důrazem na difuzi. Dalším přínosem je i soubor skriptů pro analýzu citlivosti metodou Morris OAT a optimalizaci.
|
|
|
Analysis of dynamical interactions of axon shafts and their biopysical modelling.
Šmít, Daniel ; Zápotocký, Martin (vedoucí práce) ; Reingruber, Jūrgen (oponent) ; Maršálek, Petr (oponent)
v Češtině Ačkoli hraje tvorba svazků axonů zásadní roli při vývoji nervových sítí, velice málo je známo o její dynamice a jejích výchozích biofyzikálních mechanismech. V modelovém systému neuronů kultivovaných ex vivo z explantátu embryonického myšího čichového epitelu jsme pozorovali dynamické interakce mezi axony prostřednictví jejich těl, které vedly k procesům zazipování a odzipování a regulovaly tak tvorbu svazků. Tento sys- tém se ukázal jako vhodný způsob přípravy vzorku pro studium takovýchto interakcí, využili jsme jej ke provedení podrobných biofyzikálních analýz zipovacích procesů, které nastávaly buďto spontánně, nebo byly vyvolány mechanickými nebo farmakologickými manipulacemi. Ukážeme, že k zipování dochází na základě protichůdných tendencí adheze mezi těly axonů a mechanického napětí v axonu. Tato teze je kvantitativně podpořena odpoví- dajícími změnami globální struktury axonální sítě bez účasti růstových vrcholů, pokud dojde k farmakologické manipulaci kultury. Kalibrované mechanické manipulace inter- agujících těl axonů pak poskytují kvalitativní oporu tvrzení, a umožňují změřit hod- noty mechanického napětí axonů systému. Dále také představíme biofyzikální model popisující dynamiku zipovacích procesů, který nám umožní efektivně stanovit hodnoty zbývajících biofyzikálních...
|
|
|
Kinematic analysis of rhythmic motion: the cases of human hand tremor and fly wingbeat.
Chakraborty, Soma ; Zápotocký, Martin (vedoucí práce) ; Maršálek, Petr (oponent) ; Jech, Robert (oponent)
Rytmický pohyb, pravidelný nebo nepravidelný, je nedílnou součástí motorického chování a to jak ve zdraví, tak v průběhu nemoci. Hlubší pochopení geneze rytmického pohybu je důležité pro porozumění patofyziologii onemocnění, mezi jejichž projevy rytmický pohyb patří. V disertační práci jsem studovala dva konkrétní aspekty rytmického pohybu: bilaterální koordinaci a modulární řízení. První z nich jsem analyzovala na třesu lidských rukou, druhý na pohybu křídel u modelového organismu Drosophila melanogaster (octomilka obecná). Mnoho typů třesu, včetně fyziologického třesu (PT) a esenciálního tremoru (ET), se vyskytuje v končetinách po obou stranách těla, s podobnou základní frekvencí kmitání. To naznačuje, že kontralaterální třesy mohou mít společný zdroj nebo jsou jinak spojené. Ve své studii jsem prozkoumala vazbu mezi třesem levé a pravé ruky. Pomocí 3D- akcelerometrů jsem změřila časový průběh třesu, a použila stacionární i nestacionární (waveletové) výpočetní metody k vyhodnocení bilaterální koherence. Měření na všech třech prostorových osách umožnilo prozkoumat ucelenější sadu kinematických proměnných, než ve většině předešlých studií. Nestacionární analýza usnadnila identifikaci časově transientní koherence, což je scénář, který se v analýze třesu dříve nebral v úvahu. U většiny subjektů s PT...
|
|
|
Role of individual chemical compounds of repellent secretion of Graphosoma lineatum towards different predator species
Gregorovičová, Martina ; Horáček, Ivan (vedoucí práce) ; Veselý, Petr (oponent) ; Zápotocký, Martin (oponent)
Skupina ploštice (Heteroptera) má vynikající schopnost produkovat/uchovávat velké množství chemických látek, jež tvo í základ jejich komplexní repelentní sekrece. Mezi nejlépe prostudované repelentní sekrece pat í sekrece Graphosoma lineatum skládající se z mnoha složek, které mohou p sobit jako iritanty nebo p ímo jako toxiny. Mezi hlavní chemické složky sekrece pat í aldehydy s krátkými et zci. Diserta ní práce se zam uje na hlavní chemické složky této repelentní sekrece - aldehydy - stejn jako na extrahovanou sekreci metathorakálních pachových žláz Graphosoma lineatum. Celkem byly testovány aversivní reakce ty vybraných druh predátor : (1) gekon ík no ní (Eublepharis macularius); (2) ješt rka zelená (Lacerta viridis); (3) sýkora ko adra (Parus major) a (4) sýkora mod inka (Cyanistes caeruleus). Vybrané druhy predátor byly konfrontovány s majoritními složkami obranné sekrece Graphosoma lineatum: (1) sm s t í aldehyd : (E)-hex-2-enal, (E)-oct-2-enal, (E)-dec-2-enal; (2) sm s t chto t í aldehyd obohacená o tridekan; (3) oxoaldehyd: (E)-4-oxohex-2-enal; (4) extrahovaná sekrece metathorakálních pachových žláz dosp lé Graphosoma lineatum; (5) hexan, jakožto nepolární rozpoušt dlo a (6) pyrazín: 2-isobutyl-3-methoxypyrazín u experiment s gekon íky no ními jako pozitivní kontrola k vylou ení efektu...
|
|
|
Signální transdukce v čichových senzorických neuronech obratlovců a nástroje pro její počítačovou simulaci
Beneš, Martin ; Zápotocký, Martin (vedoucí práce) ; Hejnová, Lucie (oponent)
Cílem této práce je shrnout poznatky o čichové transdukci obratlovců. Tato rešerše je rozdělena do čtyř částí, přičemž každá část je zaměřena na jiný aspekt čichové transdukce. Nejprve je proveden přehled základních elektrofyziologických metod používaných pro výzkum transdukce. Následuje podrobný popis celé transdukce na molekulární úrovni. Další část práce shrnuje, jaké jsou typy modelů a jak se dají využít při modelování čichové transdukce. V závěru této části je proveden podrobný popis dvou modelů. Jeden z nich popisuje počátek čichové transdukce od vazby odorantu na receptor po produkci cAMP a druhý se zabývá zpětnou negativní vazbou Ca2+. Rešerše je zakončena přehledem softwarových nástrojů pro vytváření a analýzy modelů z předešlé části.
|
host ::
RSS.