У дисертаційній роботі розв'язано актуальну наукову задачу розроблення та вдосконалення моделей, методів і синтез засобів збору та опрацювання даних багаторівневої системи управління енергоефективністю підприємства з високими техніко-економічними характеристиками. Розроблено моделі динамічного аналізу функціонування засобів збору і опрацювання даних в багаторівневих системах управління енергоефективністю підприємства, які за рахунок використання теорії ієрархічних мереж Петрі, забезпечують прийняття рішення про відповідність функціонування системи згідно з вимогами технічного завдання. Удосконалено метод синтезу засобів збору і опрацювання даних в системах управління енергоефективністю підприємства, який за рахунок врахування інтерфейсів, вимог технічного завдання та використання інтегрального критерію ефективності компонентів, забезпечує синтез засобів систем з високими техніко-економічними показниками. Удосконалено метод безконфліктного обміну даними, який за рахунок узгодження інтенсивності надходження даних з інтенсивністю доступу до засобів обміну, забезпечує визначення мінімальної швидкодії пам'яті для синтезу засобів обміну в реальному часі з високими техніко-економічними показниками. Удосконалено метод обчислення сигналу постсинаптичного збудження нейронних елементів в штучних нейронних мережах, який ґрунтується на паралельному таблично-алгоритмічному обчисленні скалярного добутку з використанням двох і більше таблиць та забезпечує зменшення часу опрацювання даних.^UIn the dissertation was solved the actual scientific task of development and improvement of models, methods, and synthesis of tools for data acquisition and data processing of the multilevel energy efficiency management system of the company with high technical and economic characteristics. The models of the dynamic analysis of the functioning of the data acquisition and processing tools of the multilevel energy efficiency management systems of the enterprise were developed. Models use the hierarchical Petri nets to make a decision on the operation of the system in accordance with the technical requirements. The method of synthesis of data acquisition and processing tools in the systems of energy efficiency management of the enterprise was improved. The method takes into account the interfaces, the technical requirements and use of the integral criterion of component efficiency to provides system synthesis with high technical and economic characteristics. The method of non-conflict data exchange is improved, which, by coordinating the intensity of data entry with the intensity of access to the means of exchange, provides a definition of minimum memory speed for the real-time exchange modules synthesis with high technical and economic characteristics. The method of calculating the signal of post-synaptic excitation of neuronal elements in artificial neural networks is improved. The method is based on a parallel table-algorithmic calculation of a scalar product using two or more tables and provides a reduction in the data processing time.

Осауленко В.М. Моделі біологічних нейронних мереж для просторово-часової асоціативної пам'яті. - На правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.23 – системи та засоби штучного інтелекту Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського” МОН України, Київ, 2019 р. Дана робота використовує результати дослідження біологічних нейронних мереж для вдосконалення попередніх та побудови нових моделей просторо-часової асоціативної пам'яті. Запропоновано нову модель просторової асоціативної пам'яті на основі сігма-пай нейрона, що враховує дендритні обчислення та має високу ємність пам'яті, що за певними показниками перевершує класичну модель Вілшоу. Показано, що використання нейрона сігма-пай та розрідженої активації покращує на порядок ємність пам'яті переходів послідовності відомої моделі ієрархічно темпоральної пам'яті (HTM) при однаковій кількості зв'язків. Запропоновано нову модель представлення послідовності в бінарне розріджено-розподілене представлення, яка включає здатність нейрона до активації і якісно відтворює біологічні ефекти, такі як збереження схожості, чутливість до порядку, доповнення послідовності та часову схожість. Представлені моделі просторово-часової асоціативної пам'яті показують гірші результати розпізнавання образів для задач робототехніки в порівняні з підходом глибоких нейронних мереж, проте вони біологічно подібні, мають привабливі обчислювальні властивості і тому варті подальших досліджень.Ключові слова: асоціативна пам'ять, дендритні обчислення, прогнозування послідовностей, розпізнавання послідовностей, сігма-пай нейрон, розріджено розподілене представлення^UOsaulenko V.M. Models of biological neural networks for spatio-temporal association memory. - The manuscript. Thesis for a candidate degree in specialty 05.13.23 - Systems and applications of artificial intelligence. - National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2019. This work uses the results of biological neural network research to refine previous and build new models of spatial-temporal associative memory. A new model of spatial associative memory based on the sigma pi neuron is proposed, which takes into account dendritic calculations and has a high memory capacity, which exceeds the classic Willows model by some indicators. It is shown that the use of a sigma-pi neuron and sparse activation improves the order of the hierarchical temporal memory (HTM) memory capacity of the transitions with the same number of connections. A new model of sequence representation in a binary sparse distributed representation is proposed, which incorporates the neurons excitability and reproduces qualitatively biological effects such as preservation of similarity, sensitivity to order, sequence completion, and temporal similarity. The presented models of spatial-temporal associative memory show worse image recognition results for robotics tasks compared to the deep neural network approach, but they are biologically plausible, have attractive computational properties and are therefore worth for further research.Keywords: associative memory, dendritic computation, sequence prediction, sequence recognition, sigma-pi neuron, sparse distributed representation

Дисертація присвячена виявленню нової ролі білків родини інтерсектинів (ITSN1 та ITSN2) як адаптерних білків під час N-WASP-залежної полімеризації актину. Було ідентифіковано два нових партнера інтерсектинів – WIP та CR16, які через взаємодію з факторами нуклеації, такими як N-WASP та кортактин, регулюють полімеризацію актину. У роботі найбільш охарактеризовано взаємодію інтерсектинів з одним із ключових компонентів подосом та інвадоподій – WIP. Вперше продемонстровано, що ендогенні ITSN1 та ITSN2, а також комплекс ITSN1/WIP є компонентами інвадоподій. Показано, що WIP зв'язує SH3A-, SH3C-, SH3E-домени ITSN1 та ITSN2. Доведено пряму взаємодію між ITSN1 та WIP через амінокислотні залишки 318-450 пролін-збагаченого домену WIP. Виявлено, що комплекс ITSN1/WIP є компонентом RAB4-позитивних везикул, бере участь у везикулярному транспорті рецептора трансферину та індукує утворення філоподієподібних виступів. Встановлено існування потрійного комплексу між ITSN1, WIP та N-WASP, у складі якого WIP сприяє взаємодії між N-WASP та інтерсектином.Вперше продемонстровано наявність білок-білкового комплексу між інтерсектинами та CR16, який залучено до передачі сигналу в нейронах та сперматогенезу. Встановлено, що CR16 взаємодіє з нейрон-специфічною ізоформою SH3A-домена ITSN1 та SH3E-доменом ITSN2, причому ITSN1 зв'язує CR16, який знаходиться в комплексі з β-актином і сприяє локалізації інтерсектину з полімеризованим актином.^URearrangements of actin cytoskeleton are important for normal cell functioning and their deregulation leads to various pathologies (e.g. cancer cell invasiveness). The members both ITSN (ITSN1, ITSN2) and verprolin families (WIP, CR16, WIRE) play an important role in actin cytoskeleton remodeling. ITSNs are associated with the progression of several neurodegenerative pathologies and are implicated in cancer cell survival and migration. The members of the mammalian verprolin protein family are well known interactors with actin and nucleation factors such as cortactin and N-WASP, and can influence the Arp2/3-dependent actin polymerization machinery. Thus, SH3-containing ITSNs and proline-rich verprolins could act as partner proteins because of participation in the same processes such as endocytosis and actin cytoskeleton rearrangement and possessing putative interaction motifs.The presented work is devoted to the study of ITSN interaction network in actin remodeling by identifying new partner proteins WIP and CR16. Immunoprecipitation and in vitro binding experiments revealed that ITSNs bind WIP and these interactions are mediated by the SH3A, SH3C and SH3E domains of ITSNs. Our results show that interactions between ITSN1 and WIP are direct. For the mapping of ITSN1-interacting regions of WIP structure, WIP deletion constructions have been used, which led to the identification of the importance of 318-450 aa of WIP proline-rich domain for the above mentioned interactions. In addition, we have demonstrated that ITSN1 forms a complex with WIP and N-WASP. The immunofluorescence analysis revealed partial co-localization of ITSN1 and ITSN2 with WIP in mammalian cells.Recent studies denote that WIP is one of the key components of podosomes and invadopodia. While analyzing proteolytic degradation of extracellular matrix, it has been shown that endogenous ITSN1 and ITSN2 as well as ITSN1/WIP complex are localized in invadopodia of MDA-MB-231 breast cancer cell line. It is known that Cdc42/N-WASP/WIP-dependent actin polymerization via the Arp2/3 complex is required for invadopodia formation. Given the ability of ITSNs to activate Cdc42 and directly interact with N-WASP and WIP, we suggest that ITSNs could be involved in actin polymerization during invadopodia formation.In the immunofluorescence experiments, co-localization between ITSN1, WIP and clathrin has been demonstrated, indicating their possible ability to participate in clathrin-mediated endocytosis. An analysis of transferrin receptor internalization revealed defects of intracellular transferrin transport in 293 cells with overexpressed ITSN1-L or WIP whereas co-expression of ITSN1-L and WIP normalized transferrin internalization suggesting participation of the complex in the regulation of vesicular transport. Intracellular redistribution of transferrin occurs by several ways including RAB4-dependent early endosomes. Partial co-localization of WIP and ITSN1 proteins with a marker of recycling endosomes, RAB4, has been demonstrated. Moreover, overexpressed ITSN1 promoted significant co-distribution of WIP to RAB4-positive vesicles in MCF-7 cells. Together, these findings suggest that WIP/ITSN1-L complex is involved in the cytoplasmic vesicle trafficking, in particular, in the fast recycling of the transferrin receptor.The immunofluorescence analysis revealed that both ITSN1-L and WIP co-localize at the filopodia sites and actively and synergistically induce filopodia formation.For the first time, it has been demonstrated that both members of the ITSN family, ITSN1 and ITSN2, interact with another member of the verprolin family, CR16. In vitro binding experiments showed that the interaction of ITSNs with CR16 is mediated predominantly by neuron-specific isoform of ITSN1 SH3A domain and the SH3E domains of ITSN2. Moreover, overexpressed CR16 promoted the association between ITSN1 and F-actin.Thus, this manuscript presents the data of new molecular components of invadopodia, ITSN1 and ITSN2, and their interactions with one of key invadopodia proteins, WIP. Obtained results of interactions between intersectins and regulators of actin polymerization, CR16 and WIP, can be used for further study of the functioning of N-WASP/Arp2/3-mediated rearrangements of actin cytoskeleton, which defects of regulation are linked to the development of malignant tumors.

Об'єкт дослідження – перебіг дисциркуляторної енцефалопатії в постменопаузі під впливом імплантації кріоконсервованих експлантів плаценти. Мета роботи – визначити вплив кріоконсервованих експлантів плаценти на перебіг дисциркуляторної енцефалопатії у постменопаузі в експериментальних моделях. Методи: кріобіології і кріомедицини, експериментальної медицини (моделювання ексайтотоксичності, пост менопаузи (ПМП), дисциркуляторної енцефалопатії (ДЕ), імплантація кріоконсервованих експлантів плаценти (КЕП); культуральні (культивування клітин головного мозку (ГМ) експериментальних тварин); дослідження загальних фізичних характеристик експериментальних тварин; нейрофізіологічні: дослідження поведінкових реакцій експериментальних тварин, оцінка міжпівкульної асиметрії, когнітивно-мнестичних функцій експериментальних тварин; гістологічне, морфометричне дослідження тканин ГМ тварин; статистичний аналіз отриманих даних. Теоретичні і практичні результати, наукова новизна: вперше встановлено, що середовища, кондиційовані з КЕП, чинять нейротрофічну та нейропротекторну дію в моделі глутамат-індукованої ексайтотоксичності на культуру нервових клітин (НК) in vitro. Доведено, що імплантація КЕП не впливає на тривалість життя самиць, однак зменшує вірогідність їх смерті в репродуктивному періоді, позитивно впливає на їх зоосоціальну, орієнтаційно-дослідницьку поведінку та значуще зменшує тривожність. Середня тривалість життя самців мишей після імплантації їм КЕП збільшується на 18%, максимальна – на 17%, покращується зовнішній вигляд і фізична сила, проте погіршуються показники орієнтаційно-дослідницької, зоосоціальної та анксиолітичної поведінки. При вивченні впливу імплантації КЕП на нейрофізіологічні показники оваріоектомованих мишей у моделі ДЕ виявлено покращення когнітивних функцій та адаптаційних можливостей центральної нервової системи піддослідних тварин. Встановлено, що застосування імплантації КЕП призводить до відновлення мікроциркуляції, цитоархітектоніки та стимуляції проліферації ендотеліоцитів, пірамідних нейронів зовнішньої пластинки моторної кори та зубчастої звивини Амонова рогу гіпокампа ГМ мишей. Імплантація КЕП позитивно впливає на перебіг експериментальної коморбідної патології, що досліджувалася, і може розглядатися як перспективний, патогенетично обґрунтований метод боротьби з ДЕ в постменопаузі та її наслідками. Практичне значення: виявлена в роботі нейропротекторна дія КЕП на НК in vitro обґрунтовує використання середовищ, кондиційованих з КЕП, для ефективного відновлення культур НК в протоколах їх кріоконсервування та низькотемпературного зберігання. Встановлений позитивний вплив імплантації КЕП на фізичні показники, тривалість життя, поведінку, стресостійкість і когнітивно-мнестичні функції мишей в моделі ДЕ в ПМП з відновленням у них мікроциркуляції та цитоархітектоніки в гіпокампі та моторній корі доводять перспективність використання КЕП для корекції цереброваскулярних геріатричних змін та вдосконалення методів терапії ДЕ в ПМП. Результати дослідження дозволили патогенетично обґрунтувати та розробити «Спосіб лікування когнітивних порушень при дисциркуляторній енцефалопатії в постменопаузі» (Патент України № 124910). Сфера використання: в кріобіології, кріомедицині, в освітніх програмах та наукових дослідженнях, в геронтології, гінекології та неврології.^UThe object of the study is the course of dyscirculatory encephalopathy (DE) in postmenopausal period with the implantation of cryopreserved placental explants (CPE). The aim of the work was to study the effect of cryopreserved placental explants on the course of dyscirculatory encephalopathy in postmenopausal period in experimental models. Methods were as follows the ones of cryobiology, cryomedicine and experimental medicine (excitotoxicity modeling, postmenopause (PMP), DE, implantation of CPE); cultural methods (cultivation of neural cells (NC) of experimental animals (EA)); study of the general physical characteristics of EA; neurophysiological methods: study of the behavioral reactions of EA, evaluation of interhemispheric asymmetry, cognitive-mnestic functions of EA; histological and morphometric studies of brain tissue of EA; statistical analysis of the data. Theoretical and practical results, scientific novelty: it has been shown that the media, conditioned with CPE have neurotrophic and neuroprotective effects in glutamate-induced exitotoxicity model on NC in vitro. It is proved that CPE implantation does not change the lifespan of female mice, but reduces the probability of their death in the reproductive period, has positive effect on their zoosocial, orientational, research activity and significantly reduces anxiety. The average lifespan of male mice after CPE implantation increases by 18%, the maximal enhances by 17%, the general appearance and physical strength are improving, however indexes of orientational, research, zoosocial and anxiolytic behavior are deteriorating. During studying the effect of CPE implantation on neurophysiological indices of ovariectomized mice with DE model the improvement of cognitive functions and central nervous system adaptation capabilities were determined. It was found that CPE implantation leads to the restoration of microcirculation, cytoarchitectonics and stimulation of proliferation of endotheliocytes and pyramidal neurons of the outer layer of the motor cortex and that of cornus Ammonis dentate gyrus of the hippocampus. CPE implantation has a positive effect on the course of experimental comorbid pathology, and can be considered as a promising, pathogenetically validated method for overcoming DE in women with postmenopause and its consequences. Practical significance: the defined CPE neuroprotective effect on NC in vitro justifies the use of media conditioned with CPE for effective restoration of NC cultures in the protocols for their cryopreservation and low-temperature storage. The positive effect of CPE implantation on the physical indices, life expectancy, behavior, stress resistance and cognitive-mnestic functions of mice in the DE model in PMP with the restoration of microcirculation and cytoarchitectonics in the hippocampus and motor cortex has been shown to prove the promise of CPE application for the correction of cerebrovascular geriatric changes and improvement of methods of DE therapy in PMP. The results of the study made it possible to pathogenetically substantiate and develop a “Method for the treatment of cognitive impairment in postmenopausal dyscirculatory encephalopathy” (Patent of Ukraine No. 124910). Field of use: in cryobiology, cryomedicine, in educational programs and scientific research, in gerontology, gynecology and neurology.

Дисертація присвячена вирішенню актуального науково-практичного завдання – підвищення ефективності лікування післяінсультних рухових, когнітивних та емоційних порушень на підставі комплексного клініконеврологічного, нейропсихологічного, лабораторного й інструментального дослідження пацієнтів у пізньому відновному періоді ішемічного інсульту шляхом включення нейропротекторних та вазоактивних препаратів у комплексну терапію. Відзначено, що для хворих з лівопівкульним інсультом характерні вища частота і ступінь прояву післяінсультних когнітивних порушень та депресії. Встановлено діагностично-прогностичне значення зростання сироваткового рівня sE-селектину та нейрон-специфічної енолази в хворих на ішемічний інсульт (як маркер оцінки перебігу та ступеня важкості неврологічного та когнітивного дефіциту в пізньому відновному періоді ішемічного інсульту). Відзначено, що відновний період ішемічного інсульту супроводжується посиленням процесів хронічного оксидативного стресу, зниженням активності ферментів антиоксидантної системи, порушенням біоелементного спектру (зниження рівня міді та цинку). Додавання до базової терапії низькомолекулярних поліпептидних фракцій та екстракту гінкго білоба сприяє покращенню когнітивної й емоційної сфери, зменшенню проявів ендотеліальної дисфункції, зниженню показника нейронального пошкодження, процесів оксидації, корекції рівня міді та цинку та підвищенню активності антиоксидантної системи.^UThe dissertation is devoted to the solution of the actual scientific and practical problem – increasing the effectiveness of treatment of post-stroke motor, cognitive and emotional impairments on the basis of complex clinical neurological, neuropsychological, laboratory and instrumental research of patients in the late recovery period of ischemic stroke by using neuroprotective and vasoactive drugs into complex therapy. It was found out that patients with left-hemispheric stroke had higher manifestation incidence and severity of poststroke cognitive impairment and depression than patients with right-hemispheric stroke and vertebrobasilar stroke. The diagnostic and prognostic significance of the increase of serum level of sE-selectin and neuron-specific enolase in patients with ischemic stroke (as a marker of the estimation of course and severity of neurological and cognitive deficits in the late recovery period of ischemic stroke) was established. It was determined that the recovery period of ischemic stroke is accompanied by chronic oxidative stress increase, the activity decrease of enzymes of the antioxidant system, the bioelement spectrum violation (a decrease in the level of copper and zinc). Addition to basic therapy of low molecular weight polypeptide fractions and Ginkgo biloba extract improves the cognitive and emotional sphere, reduces endothelial dysfunction manifestations, reduces the neuronal damage degree and oxidation processes, improves correction of copper and zinc level and increases the activity of the antioxidant system.

У роботі представлене комплексне дослідження різних типів гіпокампальних клітин, міжклітинних взаємодій та ендогенних механізмів нейропротекції при моделюванні ішемічного ушкодження in vitro з використанням культур гіпокампа та киснево-глюкозної депривації (КГД). Показано, що в умовах, коли пірамідні нейрони ушкоджуються і гинуть, інтернейрони зберігають життєздатність, а астро- та мікроглія активуються. Проаналізовані зміни пластичності збудливих і гальмівних синапсів та гліальних відростків у найбільш чутливій СА1 зоні культивованих зрізів при КГД. Виявлено, що інтернейрони є ацетилхолінчутливими та з'єднані електричними контактами, що може обумовлювати їх КГД-резистентність. Ушкодження СА1 нейронів в умовах КГД може бути пов'язане з редукцією гліцинових рецепторів. Показано, що нейронні молекули клітинної адгезії (NCAM) задіяні у порушеннях синаптичної пластичності. Синаптичні трансмембранні білки пресенілін-1 і синаптотагмін-1 координують ефективність синаптичної передачі. Показана важлива роль гіпоксія-індукованих факторів (HIF) у життєздатності нейронів при КГД. Нейропротекторний вплив аноксичного прекондиціювання асоціюється з підвищеним рівнем експресії HIF у нейронах та опосередкований стабілізацією роботи Са2+-АТФаз. Виявлений взаємозв'язок NCAM- та HIF-опосередкованих механізмів. Мультипотентні мезенхімальні стромальні стовбурові клітини мають нейропротекторний вплив при контактному і безконтактному кокультивуванні зі зрізами після КГД. Досліджені молекулярні механізми ішемічного пошкодження можуть бути новими фармакологічними мішенями при ішемії мозку.Ключові слова: гіпокамп, ішемічне пошкодження in vitro, нейропротекція^UThe dissertation presents the results of a comprehensive study of various types of hippocampal cells. The intercellular interactions and some endogenous mechanisms of neuroprotection have been studied for ischemic damage in vitro model using hippocampal organotypic and cell cultures, as well as oxygen-glucose deprivation (OGD). It is revealed that when pyramidal neurons are damaged and die, interneurons retain their viability, and astro-and microglial cells are activated. Changes in the plasticity of excitatory and inhibitory synapses and glial processes in the most sensitive CA1 area cultured slices were analyzed in the initial period after OGD. It was revealed that the inhibitory GABA-ergic interneurons are acetylcholine-sensitive and interconnected by electrotonic contacts. These properties can cause their OGD-resistance to a great extent. The damage of pyramidal neurons may be associated with the glycine receptors reduction in OGD. It is shown that neuronal cell adhesion molecules (NCAM) are involved in synaptic plasticity disorders. Synaptic transmembrane protein presenilin-1 and synaptotagmin-1 coordinate the effectiveness of synaptic transmission. The important role of hypoxia-induced factors (HIF) in maintaining the viability of nerve cells has been shown in OGD. Neuroprotective effects of anoxic preconditioning are associated with an increased level of HIF expression in neurons and is mediated by the stabilization of Са2+ATPases. The functional interrelationship of NCAM- and HIF-mediated mechanisms has been identified. The neuroprotective effect of multipotent mesenchymal stromal stem cells was shown in contact and non-contact cocultivation with slices in OGD. The molecular mechanisms of ischemic injury may be new pharmacological targets for brain ischemia.Keywords: hippocampus, ischemic damage in vitro, neuroprotection.

У дисертаційній роботі представлено нові дані щодо функціонування іонного каналу Transientreceptorpotentialvanilloid1 (TRPV1) у тканинах сечового міхура. Цей канально-рецепторний мембранний білок, класично відомий як рецептор капсаїцину (КАПС) і термосенсор у периферичних ноцицепторах ссавців, у останнє десятиріччя привертає все більшу увагу як фізіологічно значущий полімодальний сенсор багатьох фізико-хімічних стимулів – пекучих температур (>42° С), кислогорН, механічного напруження та низкиендогенних лігандів включаючи деякі сигнальні ліпіди, спермін, окситоцин, оксид азоту (NO). В даній роботівперше продемонстровано, що TRPV1 функціонально присутній в гладеньком'язових клітинах (ГМК) детрузора сечового міхура щура. Виявлено, що КАПС викликає збільшення внутрішньоклітинної концентрації іонів Ca2+([Са2+]i) у 42% ізольованих ГМК, причому просторовий характер розповсюдження [Са2+]i вказує на локалізацію TRPV1 у мембранівнутрішньоклітинних Ca2+-депо ендоплазматичного ретикулума. Цей висновок підтверджувався результатами електрофізіологічних вимірювань, за якими КАПС був не здатний викликати класичний, TRPV1-опосередкований мембранний струм (ІTRPV1), а також даними флуоресцентної імуноцитохімії із використанням анти-TRPV1 антитіл. Прикладання селективних антагоністів TRPV1 – капсазепінуабоBCTC– до смужок гладеньких м'язів детрузора (ГМД) блокувало20-40% скорочення, викликаного холіноміметикомкарбахоліном, свідчачи про участь TRPV1у сигнальному каскаді холінергічного скорочення ГМД.Нами також вперше показано, що у сенсорних нейронах донори NO можуть активувати макроскопічний ІTRPV1тільки за наявності сульфгідрил-вмісних реагентів (напр. нітропрусиду натрію), які пришвидшують вивільнення оксиду азоту з молекул-донорів. При моделюванні діабету у щурів з допомогою стрептозотоцину вдалося встановитизбільшення функціональної експресії TRPV1в аферентних нейронах з одночасним послабленням локальних ефектів, пов'язаних з його активацією, на скоротливість ГМД. Це вказує, з одного боку, на посилення TRPV1-залежної аферентної ділянки рефлексу сечовиділення при діабеті, а з другого – на зниження скоротливої здатності ГМД.^UThis dissertation provides the new data on the functioning of the transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1) ion channel in the urinary bladder tissues.This channel-receptor membrane protein, classically known as capsaicin (CAPS) receptor and thermosensor in peripheral nociceptors of mammals, in the last decade has been attractingthe increasing attention as a physiologically significant polymodal sensor of many physicochemical stimuli, i.e., burning temperatures (> 42 ° C), sour pH, mechanical stress, and a number of endogenous ligands including some signal lipids, spermine, oxytocin, and nitric oxide (NO). In this work, for the first time, it was demonstrated that TRPV1 is functionally present in the smooth muscle cells (SMCs) of the rat bladder detrusor. The application of CAPS increased the intracellular concentration of Ca2+ ([Ca2+]i) ions in 42% of isolated SMCs, and the spatial distribution of [Ca2 +]i indicates the localization of TRPV1 in the membranes of intracellular Ca2+ store, the endoplasmic reticulum. This conclusion was confirmed by the results of the electrophysiological recordings, in which CAPS was not able to trigger a classic, TRPV1-mediated membrane current (ITRPV1). Likewise,the fluorescence immunocytochemistry using anti-TRPV1 antibodies showed that this ion channel was localized intracellularly.The application of TRPV1 selective antagonists –capsazepine and BCTC –onto the strips of detrusor smooth muscle (DSM) blocked 20-40% of contraction caused by cholinomimeticcarbachol, indicating the participation of TRPV1 in the signaling cascade of cholinergic contraction of DSM. We also showed for the first time that NO donors can activate macroscopic ITRPV1 only in the presence of sulfhydryl-containing reagents (e.g., sodium nitroprusside) that accelerate the release of nitric oxide from donor molecules.In rats with streptozotocin-induced diabetes, the increase in the functional expression of TRPV1 in afferent neurons was observed. Still, the local effects of the CAPS onto DSM strips was found weakened. This indicates, on the one hand, the strengthening of the TRPV1-dependent afferent segment of the urination reflex arc during diabetes, and, on the other hand, the reduction of the contractile capacity of DSM in this pathology.

Об'єктом дослідження є процес оброблення ЕКГ-сигналу із застосуванням штучних мультистабільних нейронних мереж. Метою дослідження є підвищення ефективності оброблення та точності детектування головних ознак P-QRS-T-комплексу ЕКГ-сигналів шляхом розроблення методу та апаратно-програмного засобу на основі штучних мультистабільних нейронних мереж. Методи дослідження: для оброблення даних застосовували методи дискретного оброблення інформації і математичної статистики; розроблення структурної схеми та апаратно-програмного засобу виконано на базових принципах системного підходу; для розроблення моделі нейронів та нейронних мереж використовували методи математичного моделювання, штучного інтелекту і програмні пакети NEURON та Matlab; програмне забезпечення побудовано з використанням середовища проектування IAR Embedded Workbench, мови програмування VHDL та пакету Xilinx ISE WebPack; проектування схемо-технічного рішення та розробку друкованої плати апаратного засобу реалізовано за допомогою системи автоматизованого проектування Altium Designer; використано бібліосемантичний метод для вивчення вітчизняного та світового контенту. Теоретичні результати: вперше розроблено на основі спайкового шифратора вхідного сигналу, рекурентних нейронів внутрішнього шару та вихідних нейронів імпульсну штучну нейронну мережу, яка представляє собою систему класифікації, що сама навчається та автоматично адаптується до змін вхідного сигналу і забезпечує тим самим оброблення в режимі реального часу клінічно-значущих випадків ЕКГ-сигналу всередині мережі; вперше розроблено метод оброблення ЕКГ-сигналу в SNN-мережі, який забезпечує зниження щільності даних за рахунок безпосереднього кодування спайків в ЕКГ-сигналі, набуття мережею відповідних стабільних станів, які відповідають піковим моментам ЕКГ і зменшення помилки розпізнавання, що досягнуто попереднім обробленням і фільтрацією даних на вході нейронної мережі; удосконалено адаптовану модель імпульсного штучного нейрона шляхом надання йому електричної мультистабільності та здатності відтворювати патерни електричної активності біологічних об'єктів з одночасним розширенням пам'яті та збільшенням обчислювальної потужності, що зумовило її використання в якості базового компонента нейроморфного модуля; удосконалено модель структури спайкового шифратора шляхом точного кодування електрокардіографічних сигналів, що створило необхідні і достатні передумови для побудови імпульсної штучної мережі і на її основі апаратно-програмного засобу для оброблення ЕКГ-сигналів. Практичні результати полягають у розробленні апаратно-програмного засобу для оброблення електрокардіографічного сигналу, виготовленні його на сучасній елементній базі, захисті схемотехнічних рішень патентами США, проведені валідаційних випробування та тестуванні отриманого приладу, з оцінки точності класифікації основних амплітудно-часових ознак ЕКГ-сигналу на вибірці записів. Ступінь впровадження - результати дисертаційної роботи впроваджено у виробничий процес на підприємстві ТОВ “Науково-виробниче підприємство СМД”; у навчальний процес кафедри експериментальної фізики та фізики металів Дніпровського національного університету ім. Олеся Гончара при викладання відповідних дисциплін.Сфера (галузь) використання - медицина.^UThe object of the study is the process of electrocardiography (ECG) signals processing using artificial multistable neural networks. The purpose of the study is to improve the processing efficiency and accuracy of detection of the common features of the ECG-signal's P-QRS-T-complex by developing a method and hardware-software implementation based on artificial multistable neural networks. Research methods: discrete information processing and methods of mathematical statistics were used for data processing; development of the structural schematic of system and the hardware-software implementation were performed with the basic principles of systematic approach; mathematical modeling and artificial intelligence approach with help of NEURON and MATLAB software packages were used to develop artificial neuronal models and neural networks; microcontroller embedded software was built using the IAR Embedded Workbench environment, VHDL programming language and Xilinx ISE WebPack software package were applied for design the FPGA-based system; electrical schematic and hardware printed circuit board are designed using Altium Designer software environment; the bibliosemantic method used to study worldwide and national content. Theoretical results: first developed an artificial spiking neural network (SNN), which consist of input encoder, internal layer of recurrent neurons and output neuronal layer, which is a self-learning classification system that automatically adapts to changes in the input raw-signal and provides real-time processing of clinically relevant cases of ECG-signal; first developed an ECG-signal processing method based on the SNN approach, which provides data density reduction by direct encoding of the ECG-signal into a sequence of spikes, also shown that improvement of a whole network stabilization at the certain stable electrical states corresponding to the ECG-signal's peak moments, pre-processing and filtering of the input raw-data leads to the significant reduction of recognition error; an adapted model of an artificial spiking neuron was investigated and used as a basic component of the neuromorphic module with providing electrical property of multistability, which allows to reproduce all patterns of electrical activity of biological neurons and therefore, increases memory and computing power of neural components; the model and structure of the spiking encoder for precise coding of ECG-signals was improved, which provided the necessary and sufficient background for creating an artificial spiking neural network and the hardware-software implementation for the real-time processing of ECG-signals. The practical results include the development of hardware and software for ECG-signal processing, production on a modern element base, protection of method and circuit design solutions by USA patents, validation and experimental testing of the produced device, accuracy estimation of classification of the common amplitude and temporal ECG signatures on a sample of records. Degree of implementation: the results of the dissertation were implemented in the production process at the company “Scientific and Production Enterprise “SMD” LLC; in the educational process of the Department of Experimental Metal Physics of Oles Honchar Dnipro National University to teach relevant disciplines.Scope (field) of application - medicine.

Дисертація присвячена дослідженню функціювання мережі нейронів дорзальногорогу (ДР) спинного мозку (СМ) та їх внеску в обробку та передачу ноцицептивногосигналу до супраспінальних структур. В роботі вперше була встановлена роль різнихтипів спіно-парабрахіальних нейронів (СПН) І-ої пластини ДР в передачі специфічноїноцицептивної інформації та виявлено молекулярні та клітинні механізми, що лежать воснові цієї специфічності. СПН І-ої пластини СМ відіграють ключову роль в обробцібольових сигналів та є майже виключною групою клітин, що передають ці сигнали зіспинного до головного мозку. В даній роботі, для визначення молекулярних таклітинних механізмів, які беруть участь у спряженні вхідних та вихідних сигналів уСПН щурів, був використаний новий цілісний препарат СМ, який дозволяє проводитидосліди з непошкодженими клітинами та забезпечує цілісність мережевих зав'язків уДР. Нами було встановлено, що більшість СПН отримують невелику кількість прямихноцицептивних входів від С-волокон та генерують один потенціал дії (ПД) увідповідь на супрамаксимальний аферентний стимул, таким чином виконують рольпростого передавача сигналів від первинних аферентів. Однак, 69% всіх потенціалівдії, індукованих аферентною стимуляцією СПН, генеруються порівняно невеликоюфракцією (19%) нейронів. Ці нейрони отримують велику кількість прямих входів відAδ та С-волокон, генерують потужні групи ПД у відповідь на стимуляцію первиннихаферентів, та ефективно інтегрують локальну мережеву активність за допомогоюNMDA-залежних механізмів. Ми встановили, що вони підсилюють та інтегруютьноцицептивний вхідний сигнал, кодуючи його інтенсивність шляхом збільшеннякількості згенерованих ПД. В цій роботі ми також використовували субпіальнудоставку вірусних векторів, які несуть гени глутаматдекарбоксилази тавезикулярного транспортеру ГАМК в ДР СМ мишей. При цьому локальні збуджуючінейрони, що були заражені даними вірусами, починали синтезувати та виділятигальмівний медіатор ГАМК. На клітинному рівні, у нейронах ДР було показанозагальне збільшення гальмівної синаптичної активності та зменшення вірогідностівиникнення потенціалів дії у відповідь на стимуляцію дорзальних корінців. Введеннявірусних конструктів у СМ мишей з пошкодженим сідничним нервом, призводило доповного зникнення нейропатичного болю при відсутності побічних ефектів. Такимчином, в роботі були встановлені важливі клітинні механізми, що приймають участьу обробці ноцицептивних сигналів у ДР СМ та апробовано новітній терапевтичнийпідхід, що може бути використаний в терапії хронічного болю.^UThe dissertation is devoted to the study of the functioning of the neuronal networks of thedorsal horn of the spinal cord and their contribution to the processing and transmission ofnociceptive signals to supraspinal structures. For the first time, the role of different types ofspino-parabrachial neurons (SPN) of the lamina I in the transmission of specific nociceptiveinformation was established and the molecular and cellular mechanisms underlying thisspecificity were identified. Lamina I SPN's play a key role in the processing of pain signals andis an almost exclusive group of cells that transmit nociceptive signals from the spinal cord tothe brain. Here, to identify the molecular and cellular mechanisms involved in the coupling ofinput and output signals in rat lamina I SPN, a novel whole spinal cord preparation was used,which allows experiments with intact cells and ensures the integrity of network connections inthe dorsal corner. We found that most SPNs receive a small number of direct nociceptive inputsfrom C-fibers and generate one action potential in response to a saturating afferent stimulus,thus acting as a simple signal transmitter from the primary afferents. However, 69% of all actionpotentials induced by afferent stimulation in the entire population of SPN originate from a smallfraction (19%) of neurons. These neurons receive a large number of direct inputs from Aδ andC fibers, generate powerful butst of AP's in response to stimulation of primary afferents, andeffectively integrate local network activity through NMDA-dependent mechanisms. We havefound that they amplify and integrate the nociceptive input signal, encoding its intensity byincreasing the number of generated APs. In this work, we also used subpial delivery of viralvectors to the dorsal horn of the spinal cord of mice. These vectors are based on the use ofcapsides of adeno-associated viruses, which carry the genes glutamate decarboxylase andvesicular GABA transporter. Thus, local excitatory neurons that were infected with theseviruses began to synthesize and secrete the inhibitory GABA transmitor. As a result of theintroduction of high concentrations of viral constructs, there was a significant decrease in thepain mechanosensitivity of control mice. At the cellular level, dorsal horn neurons showed ageneral decrease in excitatory synaptic activity, an increase in inhibitory synaptic activity. Theadministration of viral constructs in the spinal cord of mice with damaged sciatic nerve, led tocomplete disappearance of neuropathic pain symptoms in the absence of side effects. Thus, weidentified important mechanisms involved in the processing of nociceptive signals in the dorsalspinal cord and tested a novel therapeutic approach that can be used in the treatment of chronicneuropathic pain.

В дисертаційній роботі викладені результати досліджень з визначення впливу протеазаактивованих рецепторів типу 1 (ПАР1) на зміни локальних потенціалів у гіпокампі під час розвитку епілептичного статусу та на поведінкові реакції під час латентного і хронічного періоду розвитку епілепсії у дорослих щурів. Нами була розроблена чотирьох-канальна бездротова система для реєстрації електрофізіологічних потенціалів мозку щурів, яка дозволяє проводити запис під час епілептичних нападів та виконання поведінкових тестів. Так, за допомогою цієї системи, було визначено, що інтеріктальні спалахи нейрональної активності, які співвідносять з початком нападу, з'являлись раніше у нюховій цибулині і зміни потужності локальних потенціалів нюхової цибулини були значно більші, ніж гіпокампа та мигдалини. Блокування ПАР1 рецепторів призводило до зменшення потужності тета- та гамма-ритму під час транзитної фази становлення епілептичного статусу, але не впливало на зміни потужності ритмів під час латентної фази, що свідчить про зменшення гіперсинхронізованості нейронних мереж напередодні становлення ЕС. Блокування ПАР1 перед становленням епілептичного статусу, нормалізує рівень тривожності та емоційно-зумовленої пам'яті у латентний період розвитку епілепсії, та призводить до покращення цих показників у хронічний період. Таким чином в роботі продемонстровано не тільки залученість нюхової цибулини у розвитку ЕС, а і вплив ПАР1 на локальні потенціали гіпокампа під час розвитку епілептичного статусу та залучення цих рецепторів у регуляцію тривожної поведінки епілептичних щурів. Доповнено інформацію щодо ключової ролі ПАР1-залежної сигналізації у формуванні пам'яті, обумовленої страхом, у дорослих щурів.^UThe dissertation is devoted to the determination of the influence of protease - activated receptors of type 1 (PAR1) on the changes of local potentials in the hippocampus during the development of status epilepticus and on behavioral reactions during the latent and chronic period of epilepsy development in adult rats. The study shows changes in local potentials in the olfactory bulb during the development of status epilepticus (SE), together with the simultaneous registration of local potentials of the hippocampus and amygdala. To conduct these experiments, a four-channel wireless system was developed to record the electrophysiological potentials of the rat brain, which allows recording during epileptic seizures and behavioral tests. Using this system, it was determined that the interictal spikes of neuronal activity, which correspond to the onset of the seizure, appeared earlier in the olfactory bulb and changes in the power of local potentials of the olfactory bulb were much greater than in the hippocampus and amygdala, indicating at a possible role of olfactory bulb in the development of status epilepticus. Changes in the local potentials of the rat hippocampus during the development of status epilepticus in the lithium-pilocarpine model of epilepsy in conditions of inhibition of the function of protease-activated receptors of the first type (surfactant 1) were also studied. Blocking of PAR1 receptors reduced the power of theta and gamma rhythms during the transit phase of status epilepticus, but did not affect changes in rhythm power during the latent phase, indicating a decrease in the hypersynchronization of neural networks before SE formation. The effect of PAR1 blockade on the behavioral responses of rats with status epilepticus was also determined. Studies have been conducted on the locomotor activity of animals, the level of anxiety and emotional memory. Thus, it was determined that the blocking of PAR1 before the formation of status epilepticus, normalizes the level of anxiety and emotional memory in the latent period, and blocking after SE led to an improvement in these indicators in the chronic period of epilepsy. Thus, the study demonstrates not only the involvement of the olfactory bulb in the development of EC, but also the effect of surfactants on the local potentials of the hippocampus during the development of status epilepticus and the involvement of these receptors in regulating the anxiety behavior of epileptic rats. The key role of PAR1-dependent signaling in the formation of fear-induced memory in adult rats has been demonstrated.

У дисертації розроблено метод вимірювань параметрів динамічної нелінійної системи в умовах неповного вимірюваного вектору стану, заснований на моделюванні досліджуваної системи із застосуванням динамічних нейронних мереж. Експериментально обґрунтовано ефективність алгоритму навчання нейронної мережі, заснованого на теорії фільтрів Калмана, та запропоновано метод корекції параметрів навчання, який дозволяє збільшити швидкість збіжності алгоритму. Розроблено методику оцінки похибок в вимірювальних системах, що використовують динамічні нейронні мережі.Проведено експериментальне дослідження системи вимірювання просторових координат залізничного транспорту з використанням супутникових навігаційних систем, у якій корекцію оцінок навігаційних координат здійснювала нейромережа. Результати експерименту продемонстрували ефективність запропонованого підходу та зменшення похибки вимірювань просторових координат рухомих об'єктів.^UThe dissertation is devoted to solving an urgent scientific problem to improve the accuracy of measurements of the spatial coordinates of moving transport objects using satellite navigation systems based on artificial neural networks.A method for measuring the parameters of a dynamic nonlinear system in conditions of an incomplete measured state vector based on modeling the investigated system using dynamic neural networks is developed. It is shown that the effective architecture of a neural network is a recurrent network with nonlinear activation functions and input delays. The dependence of the measurement accuracy on the number of directly measured components of the state vector and on the length of the input delay line is investigated. Experimental substantiation of the highest efficiency of the neural network learning algorithm based on the theory of Kalman filters for solving the problem of modeling the studied systems is proposed. The application of Kalman's algorithm to the problem of measurements with an incomplete state vector showed the advantage of this algorithm over other learning algorithms for neural networks.A method for correcting learning parameters in a neural network learning algorithm based on the theory of Kalman filters is proposed, which allows increasing the convergence rate of the algorithm.A method for evaluating errors in measuring systems that use dynamic neural networks has been developed. A method for estimating the error in the output signal of a standard neuron, expressed in terms of the standard deviation, is proposed. The proposed method is extended to evaluate the errors of the neural network output signals with known errors of the input signals in real-time. The method can be applied to feedforward networks and recurrent networks that use standard neurons.The main problems arising in determining the location of mobile transport objects using satellite navigation systems are analyzed, and ways to improve the accuracy for this measurement problem are considered. An experimental study of a system for measuring the spatial coordinates of railway transport using satellite navigation systems, in which secondary information processing (correction of estimates of the navigation coordinates of a vehicle) was carried out by a neural network, was carried out. The experimental results showed the effectiveness of the proposed approach and reduction error in determining the spatial coordinates of moving objects after correction.

У роботі представлено комплексне дослідження клітинних тамолекулярних механізмів, що залучені у підтримання хронічного болю різногогенезу у нейронних мережах дорзального рогу (ДР) спинного мозку.Продемонстровано, що порушення динамічного обігу (трафікінгу) AMPA-рецепторів, які містять GluR1 та GluR2 субодиниці, у синапсах тапозасинаптичних ділянках мембрани нейронів ДР лежать в основі розвитку тапідтримання хронічного болю. Встановлений молекулярний механізм такихпорушень при периферичному запаленні та охарактеризовано каскадвнутрішньоклітинних білків (старгазин, ABP/GRIP, PICK1), які залучені урегуляцію обігу AMPA-рецепторів між синаптичною та позасинаптичнимимембранами за участю ключового ферменту протеїнкінази С підтипу α (РKСα).Експериментально продемонстровано, що порушення трафікінгу AMPA-рецепторів призводить до змін у балансі між синаптичним збудженням тагальмуванням у мережах ДР, що спричиняє довготривалу збудливість ДРспинного мозку – феномен центральної сенситизації. Останній, як вважається,опосередковує розвиток і підтримання хронічного болю різного генезу. Впершепродемонстровано клітинноспецифічність порушень трафікінгу AMPA-рецепторів у сенсорних нейронах та зміщення балансу між синаптичнимзбудженням та гальмуванням у мережах ДР спинного мозку. Виявлені змінивперше в світі демонструють причинно-наслідкові зв'язки між порушеннямирегуляції динамічного обігу AMPA-рецепторів на клітинному рівні та розвиткомі підтриманням хронічного болю. Розроблено та експериментальнообґрунтувано новий підхід для потенційно нової терапії хронічних больовихсиндромів із врахуванням ключової ролі спінальних механізмів у підтриманніхронічного болю різного походження. В основі такого підходу лежитькорегування порушень у ланці молекулярного каскаду, що опосередковуєрегулювання трафікінгу AMPA-рецепторів у сенсорних нейронах ДР спинногомозку. Уперше продемонстровано терапевтичні ефекти фармакологічного35блокування Ca2+-проникних AMPA-рецепторів високоселективними сполуками-інгібіторами нового покоління (активаційнозалежними блокаторами ІЕМ-1460та ІЕМ-1925) на полегшення больового синдрому із мінімальними побічнимиефектами. Вперше застосовано генну терапію хронічного болю векспериментальній моделі CFA-індукованого периферичного запалення ідоведено терапевтичну доцільність корегування порушень молекулярногомеханізму регуляції трафікінгу AMPA-рецепторів у нейронах ДР спинногомозку при тривалому периферичному запаленні. Науково обґрунтованотерапевтичні ефекти на клітинному рівні.^UThis is a complex study of the intricate cellular and molecular mechanisms for themaintenance of chronic pain of different aetiology in the dorsal horn (DH) of thespinal cord. By employing different techniques and varied approaches, this studydemonstrates the impaired trafficking of AMPA receptors in sensory neurons of theDH in persistent pain conditions. This includes internalization of GluR2-containingAMPA receptors from the synapses between primary afferents and DH neurons,whereas insertion of GluR1-containing, Ca2+-permeable AMPA receptors into theextrasynaptic plasma membranes of sensory neurons. The molecular mechanism ofaltered AMPA receptor trafficking in the DH neurons has been deciphered, showingthe involvement of numerous intracellular proteins (stargazin, ABP/GRIP, PICK1),with the key role of РKС subtype α, a ubiquitous intracellular enzyme, in regulationof GluR1 and GluR2 membrane translocations. The obtained data provide evidence37for the causally linked changes between AMPA receptor trafficking and the balancedsynaptic excitation and inhibition within the DH neuronal networks, leading to thehyperexcitability of the DH – the phenomenon of central sensitization. The latter isthought to represent the mechanistic basis behind chronic pain of different origins. Inthis study, it has been demonstrated, for the first time, that altered AMPA receptortrafficking occurs in a cell-type-specific manner, shifting the balance betweensynaptic excitation and inhibition differently for subpopulations of DH neurons. Therevealed causality between the altered AMPA receptors at the cellular level and thechronic pain maintenance in vivo provides evidence for the key role of spinalmechanisms in chronification of the emerged pain. Hence it ensures that developingstrategies for targeting the central mechanisms (rather than peripheral ones) wouldsucceed in the cure of chronic pain. With this, the next studies were, therefore,focusing on elaborating new approaches to the treatment of chronic pain via targetingthe established molecular mechanism of AMPA receptor trafficking in the DHneurons. First, an experimental methodology was evolved to deliver compounds ofinterests site-specifically, using surgically implanted catheters for the local,intrathecal drug delivery to the lumbar spinal cord segments, prone to minimizepotential adverse effects. The therapeutic efficacy of targeting the impaired spinalAMPA receptors was next tested by using a pharmacological approach, i.e. selectiveinhibition of Ca2+-permeable AMPA receptors. For this, it has been implemented aclass of novel high potent blockers of Ca2+-permeable AMPA receptors, the openchannelantagonists acting in an activity-dependent manner (dicationic compoundsIEM-1460 and IEM-1925). The obtained data confirmed the antinociceptive effects ofthe two compounds tested, with no side effects detectable upon activity-dependentinhibition of spinal Ca2+-permeable AMPA receptors. The next strategy consisted oftargeting spinal РKСα – as a prerequisite for the impaired AMPA receptor trafficking– via either pharmacological or genetic inhibition. A novel selective antagonist ofРKСα, C2-4 peptide, was probed, which first revealed the antinociceptive effect here.For gene-therapy, the gene-silencing approach has been utilized to knock-down spinalРKСα with antisense oligonucleotides delivered to the lumbar spinal cord in anexperimental model of persistent inflammatory pain. The therapeutic outcomes ofgene-therapy included substantial relief in inflammatory pain (alleviated nociceptivehypersensitivity of different modalities) and shortening of the pain maintenance, ineither pre- or post-treatment. This pain relief was paralleled by a decline in theimpaired AMPA receptor trafficking at the cellular level, as confirmed byelectrophysiological recordings made from the DH neurons from animals withpersistent peripheral inflammation. Together, these data provide fundamentalknowledge for the dynamic AMPA receptor trafficking in sensory neurons and open anew line of studies to focus on the mechanism-based treatment of chronic painthrough interference with molecular mechanisms for nociceptive signalling in centralpain pathways.

У дисертаційній роботі представлені результати електрофізіологічних досліджень, присвячених виявленню особливостей норадренергічної модуляції електричної активності та струмів через потенціалкеровані кальцієві канали нейронів ганглія трійчастого нерва (ГТН). Електрофізіологічні дослідження проводилися на первинній культурі нейронів ГТН. У роботі використані методи фіксації потенціалу/струму в конфігурації «ціла клітина» та локальної суперфузії норадреналіну та селективних блокаторів кальцієвих каналів. Аплікація норадреналіну на сому культивованих нейронів ГТН моделює симпато-сенсорну взаємодію в провідних шляхах трійчастого нерва. Показано, що у цих нейронах зміни у викликаній електричній активності здійснюються за рахунок зв'язку адренергічних рецепторів з потенціалкерованими каналами: кальцієвими та такими, що активуються гіперполяризацією. Вперше на нейронах ГТН був проведений аналіз впливу НА на струми через потенціалкеровані кальцієві канали. Виявлено, що у більшості нейронів (92%) НА пригнічує кальцієвий струм, при цьому виділяються два електрофізіологічно відмінні типи модуляції: зменшення лише амплітуди струму без змін у кінетиці (62%) та зменшення амплітуди, яке супроводжувалося уповільненням кінетики (29%). Встановлено, що модуляція другого типу здійснюється за рахунок впливу Gβγ-субодиниці адренорецептора на кальцієвий канал. Показано, що адренергічна модуляція кальцієвого струму нейрона ГТН лише частково (на 60%) опосередковується α2-адренорецепторами. Визначено, що сумарний модуляторний вплив НА реалізується у значній мірі через ПКК N-типу (52% від сумарного ефекту), середній внесок R- та P/Q каналів складає відповідно 35 та 13%.Результати роботи розширюють уявлення про модуляторні взаємодії між різними відділами периферичної нервової системи, що визначає їх фундаментальне значення. Практичне значення результатів зумовлено роллю симпато-сенсорних взаємодій в розвитку нейропатичних станів.^UThe aim of this study was to reveal the properties of noradrenergic modulation of electrical activity and calcium currents in cultured trigeminal ganglion (TG) neurons. Noradrenaline (NA)-induced changes of electrophysiological characteristics were investigated using the patch-clamp whole-cell technique in current/voltage-clamp modes. NA application on the TG neuron soma simulates sympatho-sensory interaction in the trigeminal pathways. It was shown that changes in evoked electrical activity occur due to adrenoceptors interactions with hyperpolarization-activated cationic and calcium channels. In the first time, NA influence on calcium currents in TG neurons was analyzed. It was found that the adrenergic effect is present in the majority of the neurons (92%) and two electrophysiologically different types of the modulatory effect are present: a decrease in the current amplitude with no kinetic changes (62%, I type) and kinetic-slowing decreasing of the amplitude (29%, II type). It was established that the second type of modulation is carried out by the coupling of Gβγ-subunit with a calcium channel. It was shown that noradrenergic modulation of calcium currents partially (60%) mediates by α2-adrenoceptors activation. It was found that the NA effect on calcium currents realizes mainly via N-type channels (52% of the total effect), R- and P/Q-type channels contribute respectively 35 and 13%.The results are of fundamental value since they expand our knowledge of modulatory interactions between different parts of the peripheral nervous system. Practical significance of the results is due to the role of sympathetic-sensory interactions in neuropathies.

Проаналізовано принципи побудови, функції, задачі, методи й алгоритми синтезу інтелектуальних систем керування авіаційними газотурбінними двигунами. Досліджено структури та інформаційні потоки в електронних системах керування авіаційними ГТД, створено комплекс методик і алгоритмів ідентифікації авіаційних ГТД й обробки інформації в САК ГТД на основі методів інтелектуального керування. Сформульовано науково-методичні основи проектування нейромережевих регуляторів у структурах ІСК авіаційними ГТД: навчання, алгоритми синтезу та налаштування; формування структури ІСК ГТД та інтелектуального вейвлет-фільтру. Розроблено методику синтезу нечітких ІСК ГТД за допомогою методу гармонічної лінеаризації та алгоритмічне забезпечення їх функціонування. З позицій системного підходу запропоновано концепцію оптимізації ІСК ГТД, керувальна частина якої являє собою єдиний математичний оператор, що перетворює вхідну інформацію в керувальні впливи. На основі концепції розроблено метод і методику оптимізації законів керування в ІСК ГТД у процесі експлуатації на сталих та перехідних режимах за обраними критеріями: швидкодія, мінімальна витрата палива. Запропоновано вирішення задачі синтезу алгоритмів відмовостійкого керування ІСК ГТД на основі нечіткої логіки та нейронних мереж. Розроблено алгоритм і методику синтезу НМ-регулятора в складі ІСК ГТД. Досліджено залежність показників якості керування САК від вибору архітектури та структури НМ. Запропоновано алгоритм забезпечення відмовостійкості САК ГТД, базований на використанні методу FDI, який відрізняється тим, що виявлення відмов у системі здійснюється шляхом порівняння елементів САК ГТД з аналогічними виходами елементів еталонної нейромережевої моделі САК, налаштовуваній у режимі реального часу, що дозволяє підвищити оперативність і достовірність виявлення відмов у широкому діапазоні зміни роботи та характеристик САК ГТД.^UThe thesis analyses the synthesis of intelligent control systems of aircraft gas turbine engines principles of construction, functions, tasks, methods and algorithms. The thesis studies the structures and information flow in aviation gas turbine engines electronic control systems and establishes the methods and algorithms for identification of aviation gas turbine engines and information processing in the system of automatic control system of gas turbine engines based on intelligent control methods.The study establishes scientific and methodological bases of designing neural network regulators in the structures of intelligent control systems of aviation gas turbine engines: training, synthesis algorithms and settings; intelligent control systems of gas turbine engines formation and intelligent wavelet filter. The method of synthesis of fuzzy intelligent control systems of gas turbine engines using the method of balanced straight line approximation and algorithmic maintenance of their functioning is developed.The thesis proposes the concept of intelligent control systems of gas turbine engines optimization in terms of system approach. The control part of the systems is a single mathematical operator that converts input information into control effects. The study provides the method and methodology for the intelligent control systems of the gas turbine engine control laws optimization in the course of operation in stable and transient modes according to the criteria: speed, minimum fuel consumption, based on the abovementioned concept.The thesis offers the solution to the problem of failure-resistant control algorithms synthesis of intelligent control systems of gas turbine engines on the basis of fuzzy logic and neural networks. The algorithm and method for the synthesis of neural network regulator as a part of intelligent control systems of gas turbine engines are developed. The study analyses the dependence of intelligent control systems management quality on the choice of neuron network architecture and structure. The failure-resistance algorithm for intelligent control systems of gas turbine engines is proposed. The algorithm is based on the use of FDI method, characterized in that the detection of failures in the system is carried out by comparing elements of intelligent control systems of gas turbine engines with the elements of the reference neural network model of intelligent control systems. The reference model is used in real-time mode. Therefore, the reliability of the failures detection in a wide work and characteristics variation range of intelligent control systems of gas turbine engines.

Серед спонтанно активних іонних каналів внутрішньої ядерної мембраникардіоміоцитів, найчастіше реєстрували струм через LCC-канали з провідністю 209 ± 13 пСм. Ці канали характеризуються потенціалзалежністю, вибірковоюпроникністю одновалентних катіонів К+та Na+і непроникністю Clта Са2+.Послідовність ефективності інгібування LCC-каналів ядерної мембраникардіоміоцитів агоністами та інгібіторами н-холінорецепторів і зміїними токсинамивиглядає так: DhβE > d-тубокурарин ≈ нікотин > NT II > dFBr > дитилін ≈атракуріум ≈ піпекуронію бромід > рокуронію бромід > α-CTX. Не впливають надосліджувані канали: гексаметоній, α-конотоксин PeIA, MLA, PNU 282987 ікарбахолін.Ро IP3-рецепторів внутрішньої ядерної мембрани кардіоміоцитів єпотенціалзалежною, зростає зі збільшенням концентрації ІР3 (максимум за10 мкмоль/л ІР3 у середовищі). IP3-рецептори також характеризуються різноючутливістю до Са2+: для частини притаманна класична дзвоноподібна залежність відйого концентрації (з повним інгібуванням за 1 мкмоль/л Са2+), тоді як для іншоїчастини графік залежності Ро від концентрації Са2+ зміщений праворуч й інгібуванняпочинається за 10 мкмоль/л Са2+.Отже, у ядерній мембрані кардіоміоцитів наявні два підтипи ІР3-рецепторів,котрі відрізняються за чутливістю Са2+ та LCC-канали, котрі з різною ефективністюінгібуються агоністами й інгібіторами н-холінорецепторів.^UFor the first time, several types of spontaneously active channels with differentconductance (from 10–340 pS) have been detected in the inner nuclear membrane ofcardiomyocytes. Among them, LCC-channels with conductance 209 ± 13 pS are the mostexpressed. These channels have relatively slow kinetics; at positive potentials (+40 mV)they remain in the open state most of the time (NPо = 3.11), whereas at negative potentials(-40 mV) their activity decreases (NPо = 0.72). K+ions permeate well through LCCchannels, to a lesser extent Na+, and LCC-channels are impermeable to Cland divalentCa2+ cations. Relatively high density combined with high conductance of LCC-channels inthe nuclear membrane indicates their important physiological role in regulating nuclearfunctions.Purified neurotoxin II at a concentration of 25 μM reduces amplitude of the currentthrough these channels by 13 %. After applying 1–2 mM of α-cobratoxin, a slight channelflickering is observed. The effects of all tested substances are reversed – after washingwith the working solution, current through the LCC-channels returns to the control values.Under the influence of d-tubocurarine (200 μM), the amplitude of the currentthrough the nuclear membrane's LCC-channels in cardiomyocytes decreases by 45 %.Under the influence of 25 μM DhβE, a 40 % decrease in current through the channel isobserved. At high concentrations of atracurium and dithylinum, Po decreases and channelflickering is observed, indicating physical blockade of the channel pore in its open state.However, there is no complete blocking even at 2 mM blocker concentration. Nondepolarizing neuromuscular relaxant rocuronium bromide dose-dependently reducescurrent amplitude through the channels, inhibits them by half at concentration of 2 mMand reduces probability of them being in an open state by half.A similar effect on LCC-channels functional activity is induced by pipecuroniumbromide. Other investigated n-cholinoinhibitors – hexamethonium, MLA, α-conotoxinPeIA were proved ineffective. In the following series of experiments, the effects of ncholinoreceptor agonists are tested. In particular, nicotine at a concentration of 10 to 200μM dose-dependently decreases current amplitude through LCC-channels. After dFBr 23application at a concentration of 200 μM, the amplitude of the current through the channeldecreases by 21 % and channel flickering is observed. Whereas, other investigated ncholinoreceptor agonists – PNU 282987 and carbachol did not cause statisticallysignificant changes in LCC-channels functioning.The most effective among tested n-cholinoreceptor agonists and inhibitors and alsosnake toxins are: DhβE > d-tubocurarine ≈ nicotine > NT II > dFBr > dithylinum ≈atacurium ≈ pipecuronium bromide > rocuronium bromide > α-CTX.In the nuclear membrane of cardiomyocytes, a channel that is activated by IP3 (0.2–20 μM) and inhibited by 2-APB (50 μM) was detected. On this basis, we concluded thatthe channel is IP3Rs. It's known from the literature that the most expressed IP3Rs incardiomyocytes are type II and we have confirmed that via immunohistochemical analysis.Probability of IP3Rs being in open state (Po) is potential-dependent, with higher activity ofIP3Rs observed at positive potential values (+40 mV Po = 0.043, +60 mV Ро = 0.125),while at negative values their activity decreases (-40 mV Ро = 0.025, -60 mV Ро = 0.005).The probability of an open state of investigated receptors increases with increasing IP3concentration and peaks at a concentration of 10 μM IP3 in the solution (NPo = 0.292). Inthe following series of experiments, we investigate the effect of Ca2+ ions in differentconcentrations on IP3Rs activity. In particular, we were able to detect two subtypes ofIP3Rs, one of which is inhibited by high concentrations of Ca2+, which corresponds to theclassical pattern of bell-shaped activity dependent on Ca2+ concentration. This is alsoconfirmed by literature, according to which high Ca2+ concentrations inactivate purifiedcardiac IP3Rs. The other type of IP3Rs has a significantly right-shifted activitydependence, their inhibition starts at 10 μM Ca2+, but a few single-channel openingsremain at 1 mM of Ca2+ in the solution.The properties of IP3Rs in the nuclear membrane of cardiomyocytes differ sharplyfrom both neuronal IP3Rs type I receptors and heterologously expressed IP3Rs type II.This may be explained by the influence of post-translational modifications and themolecular environment. Such heterogeneity contributes significantly to temporal andspatial propagation of the intracellular calcium signal in the nucleus.The results demonstrate two subtypes of IP3 receptors in the nuclear membrane ofcardiomyocytes that differ in sensitivity to IP3, Ca2+ and LCC-channels, which areinhibited by agonists and inhibitors of n-cholinoreceptors with different effectiveness.

Дисертаційна робота присвячена вивченню потенційної ролі скафолдного білка ITSN1 у ядрі і його зв'язку із компонентами ядерного протеому, зокрема РНК-зв'язуючими білками. За допомогою флуоресцентної мікроскопії було підтверджено факт локалізації ендогенного та надекспресованого ITSN1s в ядрах клітин лінії HeLa. Виявлено, що за рахунок SH3-доменів ITSN1 може взаємодіяти із РНК-зв'язуючими білками SAM68, LARP6 та WBP11 in vitro. Показано, що ITSN1 та SAM68 співлокалізуються як в цитоплазмі, так і в ядрах клітин HeLa, а їх взаємодія забезпечується SH3A-доменом ITSN1 та N-кінцевим проліновим мотивом P0 білка SAM68. Виявлено, що взаємодія SH3-доменів ITSN1 із SAM68 перешкоджає агрегації цього РНК-зв'язуючого білка in vitro. Вперше показано, що ITSN1 може прямо зв'язуватись із нуклеїновими кислотами in vitro. За цю взаємодію можуть відповідати кілька позитивно заряджених та гідрофобних залишків амінокислот на поверхні SH3D-домену. Продемонстровано, що ITSN1 може впливати на формування SAM68-специфічних ядерних тілець в клітинах HeLa, так як нокдаун гена ITSN1 стимулює накопичення SAM68 у цих структурах, а надекспресія ITSN1 і локалізація його в ядрі сприяють дисоціації тілець, що не спостерігається при видаленні SH3A-домену ITSN1. Встановлено, що ITSN1 може регулювати утворення прото-онкогенної ізоформи фактора сплайсингу SRSF1, альтернативний сплайсинг якої регулюється білком SAM68. Оскільки SRSF1 сприяє епітеліально-мезенхімальному переходу клітин, було здійснено припущення, що у ядрі клітини ITSN1 залучений до регуляції процесів, асоційованих із злоякісною трансформацією клітин.^UMultiple cellular processes are regulated by scaffold proteins that serve as platforms for the formation of protein complexes, regulating their spatial and temporal organization. Impaired expression and mutations in scaffold-encoding genes lead to alterations in the cellular process associated with pathological states.ITSN1 is a scaffold that modulates clathrin-mediated endocytosis, vesicular transport, actin cytoskeleton rearrangement, and several mitogenic signaling pathways. Altered ITSN1 expression is associated with the proliferation and invasion of glioblastoma, neuroblastoma, and lung cancer cells, as well as with the development of Down syndrome, Alzheimer's disease, and Huntington's disease. Recently, it has been found that in addition to the cytoplasm, ITSN1 also localizes in a cell nucleus, though the functional significance of this phenomenon remains unknown. The current work concerns the analysis of the putative role of ITSN1 in a cell nucleus and the interaction between ITSN1 and nuclear RNA-binding proteins.Using fluorescent microscopy, we found that endogenous and overexpressed GFP-labeled ITSN1 localized in HeLa cells nuclei. Analyzing the protein interaction databases, we identified thirty-nine putative ITSN1 partners, that are involved in the regulation of mRNA processing, chromatin remodeling, DNA reparation, and replication. Using the GST pull-down approach, we confirmed the interaction between ITSN1 and RNA-binding proteins SAM68, LARP6, and WBP11 in vitro.Considering the functional features of SAM68, in particular, its role in the oncogenic transformation, we performed the analysis of the interaction between ITSN1 and SAM68. SAM68 is an RNA-binding protein mainly involved in mRNA processing, specifically alternative splicing. The protein stimulates the formation of pro-oncogenic isoforms, whereas, in neurons, it induces the expression of neuron-specific transcripts. We demonstrated that ITSN1 and SAM68 colocalized in HeLa cells nuclei and cytoplasm, whereas the interaction between proteins was mediated by the SH3A domain of ITSN1 and the N-terminal proline motif P0 of SAM68.Similar to other RNA-binding proteins, SAM68 contains RG-enriched disordered regions prone to aggregation. We demonstrated that ITSN1 suppresses SAM68 aggregation in vitro possibly by masking RG-motifs located in close proximity to the P0 proline motif. For the first time, we identified that ITSN1 directly interacts with nucleic acids, in particular, RNA and single-stranded DNA. The interaction was confirmed by several approaches, including the mRNA mobility gel shift assay and atomic force microscopy. The detected interaction is mediated by the fourth SH3 domain (SH3D) of ITSN1. Using NMR spectrometry, we identified several positively-charged and hydrophobic residues, that form the putative nucleic acid-binding site on the surface of ITSN1 SH3D domain. We proposed that the interaction could stabilize the formation of the complexes between ITSN1 and RNA-binding proteins.It has been previously shown that SAM68 forms specific nuclear bodies in HeLa cells with unknown function. Here, we demonstrated that ITSN1 depletion stimulated the accumulation of SAM68 in nuclear bodies in HeLa cells. Moreover, accumulation of overexpressed ITSN1 in the nucleus stimulated the dissociation of SAM68 nuclear bodies while deletion of SH3A domain did not affect SAM68 nuclear bodies formation, which allowed us to suggest that ITSN1 could prevent SAM68 aggregation in a nucleus.It is known that SAM68 regulates alternative splicing of pre-mRNA transcripts of several genes involved in carcinogenesis. These genes include BCL-X, CD44, AR-V, mTOR, SRSF1, CCND1, BIRC5, etc. In the present work, the effect of ITSN1 knockdown on the SAM68-mediated alternative splicing events in HeLa cells was analyzed. ITSN1 knockdown caused a two-fold increase in the expression of the pro-oncogenic isoform of splicing factor SRSF1. Overexpression of this SRSF1 isoform is known to activate the epithelial-mesenchymal transition in various cancer cells. As SAM68 is one of the regulators of the expression and alternative splicing of SRSF1 pre-mRNA, the obtained results indicated that the suppression of ITSN1 may increase the functional activity of SAM68, in particular, in the nuclear bodies.As a result, we proposed a hypothetical model of the functional interplay between ITSN1 and SAM68 in a nucleus. According to the model, protein ITSN1 directly affects the aggregation of SAM68 in a cell nucleus. As ITSN1 directly binds mRNA, the formation of a triple complex in a cell nucleus prevents SAM68 assembly and induces the dissociation of SAM68 nuclear bodies. Hence, ITSN1 regulates the functioning of SAM68 contributing to the processes of SAM68-mediated alternative splicing, associated with the expression of specific isoforms involved in carcinogenesis, in particular, SRSF1.

Дисертація присвячена теоретичному узагальненню і новому вирішенню актуального завдання стоматології - удосконалення профілактики та лікування місцевих запальних проявів при хірургічному лікуванні ретенції нижніх молярів шляхом оптимізації комплексу заходів із застосуванням апротиніну та флюктуруючого струму. Було здійснено обстеження і лікування 90 пацієнтів, яким проводили видалення ретенованих нижніх третіх молярів (НТМ) середнього і важкого ступеню складності та лікування ретенції НТМ, ускладненої гострим серозним перикоронаритом. Отримані нові дані про ефективність місцевого застосування апротиніну, який виявляв протекторний вплив на нижньоальвеолярний нерв (НАН) та периневральні тканини при його травматизації. Експериментальними, клінічними і лабораторними дослідженнями доведено ефективність застосування аплікацій апротиніну і зовнішньоротового флюктуофорезу апротиніну у зменшенні клінічних симптомів гострої запальної реакції, зумовленої хірургічною травмою. Застосування внутрішньоротового флюктуофорезу апротиніну пацієнтам із гострим серозним перикоронаритом на тлі ретенції НТМ пришвидшило ліквідацію місцевих симптомів захворювання. Вперше проведено визначення вмісту нейрон-специфічної енолази як маркера ступеню ушкодження НАН при видаленні ретенованих нижніх молярів.^UThe dissertation is devoted to the theoretical generalization and a new urgent problem - improvement of prevention and treatment of local inflammatory manifestations in the surgical treatment of impacted lower molars by optimizing a set of measures using aprotinin and fluctuating current. 90 patients with impacted lower third molar (IMTM), who underwent surgery of moderate and severe degree of difficulty and IMTM with complications of acute serous pericoronitis were examined and treated. New data on the effectiveness of local application of aprotinin, which had a protective effect on IAN and perineural tissues during traumatization were obtained. Experimental, clinical and laboratory studies have proven the effectiveness of of aprotinin application and extraoral aprotinin fluctuophoresis in reducing the clinical symptoms of acute inflammatory response caused by surgical trauma. The use of intraoral fluorophoresis of aprotinin in patients with acute serous pericoronaritis on the background of IMTM accelerated the elimination of local symptoms. For the first time, the content of neuron-specific enolase as a marker of the degree of damage of IAN during removing of impacted lower molars was determined.

Гиппокальцин – нейронный Ca2+-сенсорный белок (NCS), который опосредуетвнутриклеточные сигнальные пути благодаря своей способности к Ca2+-зависимой 22транслокации из цитозоля на плазматическую мембрану. Несмотря на то, чтоподобная транслокация гиппокальцина и других NCS-белков достаточно хорошоизучена, никаких количественных оценок распределения гиппокальцина междуцитозолем и плазматической мембраной при базальном уровне внутриклеточнойконцентрации свободных ионов кальция ([Ca2+]i) получено не было. В этой работе мыпредложили простые и универсальные подходы для таких оценок. Мы показали, чтоуровень экспрессии экзогенного гиппокальцина (10 мкМ) в исследуемых нейронахгиппокампа по крайней мере втрое ниже по сравнению с концентрацией эндогенного.Таким образом, экзогенный белок можно использовать в качестве инструментавизуализации распределения, транслокации и взаимодействия гиппокальцина сбелками-мишенями без существенного влияния на эндогенную сигнализациюгиппокальцина. Используя метод восстановления флуоресценции послефотовыцветания (FRAP), мы показали, что коэффициент диффузии флуоресцентномеченого гиппокальцина в дендритах нейронов гиппокампа (~40 мкм/с) находится впределах диапазона значений, характерных для цитозольных белков, причемкоэффициент был примерно в 10 раз больше, чем для чисто мембранного белка. Обаэти результаты свидетельствуют о том, что гиппокальцин находится в основном вцитозоле дендритов нейронов гиппокампа. Прямое вычисление фракционногораспределения гиппокальцина на базальном уровне [Ca2+]i показали, что мембраннаяфракция гиппокальцина не превышает 8%. В целом, наши результаты говорят о том,что, будучи преимущественно цитозольным, гиппокальцин может умеренноактивировать свои мембранные белки-мишени даже в условиях покоя.^UHippocalcin (HPCA) is a neuronal calcium sensor (NCS) protein that providesintracellular signaling via its Ca2+-dependent translocation from the cytosol to the plasmamembrane. Although such translocation of HPCA and some NCS proteins is wellestablished, no quantitative estimates of HPCA distribution between the cytosol and plasmamembrane at a basal level of free intracellular calcium concentration ([Ca2+]i) have beenobtained. Thus, it is still unknown whether HPCA regulates its plasma membrane targetsunder resting conditions. Moreover, exogenously expressed fluorescently-labeled proteins,widely used for biophysical studies, could probably shift endogenous proteins signaling.That's why the main issues in this study is the estimation of the expression level of the 23exogenous HPCA construct, compared to that of the corresponding endogenous one, andquantitative estimates of HPCA distribution between the cytosol and plasma membrane at abasal level [Ca2+]i. In this work, we propose a simple and universal approaches for suchestimations. The approach for measurement of expression level is based upon commonknowledge that the dye fluorescence is directly proportional to its quantum yield and thenumber of its molecules and that a coefficient of proportionality is determined by spectralproperties of the dye and optical equipment used to record fluorescent signals. If twofluorescent dyes are present in the same volume, then a ratio of their concentrations is equalto a ratio of their fluorescence multiplied by some dye- and equipment-dependentcoefficient. Thus, if the coefficient and concentration of one dye is known then theconcentration of another dye can be determined. Here we have demonstrated how tocalculate this coefficient (called a ratio factor) and how to use it for concentrationmeasurements of fluorescently tagged molecules. Using this approach, we estimated aconcentration of exogenously expressed HPCA, tagged by a fluorescent protein in adendritic tree of rat hippocampal neurons loaded via a patch pipette with Alexa Fluor dyeof known concentration. We have demonstrated that HPCA expression level (10 μM) in thehippocampal neurons under study is at least 3 times lower compared to the concentration ofendogenous one. Thus, the exogenous protein may be used as a tool to visualize HPCAdistribution, translocation and target interaction without substantial perturbation ofendogenous HPCA signaling. Next, we have evaluated HPCA spatial distribution in livingcells at a basal level of [Ca2+]i comparing this distribution with one of exogenouslyexpressed membrane protein, EYFP-Mem. Using fluorescence recovery afterphotobleaching, we showed that the diffusion coefficient of fluorescently tagged HPCA inthe dendrites of the hippocampal neurons (~40 μm2/s) is within a range of values typical forcytosolic proteins. The coefficient was about 10-fold higher than that for EYFP-Mem. Bothresults indicate that HPCA is mainly localized in the cytosol of the dendrites of hippocampalneurons. Subsequent direct calculations for HPCA fractions in the cytosol and plasmamembrane at a basal level of [Ca2+]i demonstrated that the plasma membrane fraction ofHPCA does not exceed 8%. Altogether, our results suggest that although being mainlycytosolic, HPCA may potentially signal to its plasma membrane targets under restingconditions. New approaches, used for obtaining such estimates, can be applied forquantitative evaluation expression level of NCS protein and its spatial distribution in livingcells under different experimental conditions and for development of precise biophysicalmodels of their signaling.

У легеневій тканині морфогістохімічними дослідженнями встановлено, що за ексудативної форми частіше розвивається катаральна бронхопневмонія, яка супроводжується гіперемією, набряком стромальних елементів та стінок судин, макрофагальною інфільтрацією просвіту альвеол бронхів, що поєднується з некробіозом, десквамацією епітелію слизової оболонки бронхів та гіперсекрецією слизу. За сухої форми реєструється розвиток інтерстиціальної пневмонії, яка чергувалася з ділянками ателектазу, емфіземи та бронхоектазії, продуктивно-некротичними артериїтами. За ходом багатьох гілок легеневої артерії, розвивались потужні клітинні інфільтрати.У результаті світлооптичного дослідження міокарда за вологої форми виявлено: дезорганізацію стінок артеріол, їх мукоїдне, фібриноїдне набрякання і некроз, набряк строми, діапедезні крововиливи. За сухої форми у міокарді переважають проліферативно-деструктивні васкуліти, периваскуліти, дифузні або вогнищеві лімфоїдно-гістіоцитарно-нейтрофільні інфільтрати. У печінці котів за вологої форми встановлено білково-жирову дистрофію гепатоцитів, фібриноїдне набрякання та фібриноїдний некроз стінок судин, можлива помірна круглоклітинна інфільтрація в ділянці тріад. За сухої форми у печінці котів виявлений розвиток продуктивного запалення, яке супроводжується утворенням обширних периваскулярних, перидуктальних круглоклітинних інфільтратів, проліферацією дукт, холестазом, лімфангітом та утворенням неспецифічних гранульом у паренхімі печінки.У підшлунковій залозі найбільш важкі зміни розвиваються в судинній системі. За вологої форми встановлене мукоїдне фібриноїдне набухання та фібриноїдний некроз стінок судин, а за сухої форми – периваскулярні круглоклітинні інфільтрати та продуктивно-фібробластичний інтерстиціальний панкреатит.Морфогістохімічними дослідженнями визначили особливості змін шлунка, дванадцятипалої та порожньої кишок котів. За вологої форми хвороби розвивається набряк м'язевого, підслизового шарів, виражена дилатація венозних судин і капілярів, фібриноїдний набряк і некроз артеріол. Ці зміни поєднуються з некрозом апікального відділу слизової оболонки шлунка, порожньої кишки, гіперплазією і гіпертрофією келихоподібних клітин ворсинок. За сухої форми в стінках підслизового шару, слизової оболонки шлунку та кишок, переважають проліферативні процеси.Морфогістохімічними дослідженнями нирок за вологої форми встановлено: серозний гломерулонефрит, білково-жирову дистрофію епітелію звивистих канальців, фібриноїдне набрякання стінок артеріол, набряк і розпушення інтерстиції та надмірне утворення глікозаміногліканів, глікопротеїнів. За сухої форми – гострий інтерстиціальний нефрит у поєднанні з тубулопатіями, серозним гломерулонефритом, васкулітами та периваскулітами. У селезінці котів за вологої форми прогресує редукція білої пульпи (значне зменшення Т- і В-лімфоцитів) мезенхімальний диспротеїноз. У цитоплазмі макрофагів на препаратах, забарвлених за Браше, виявляються різні за величиною піронінофільні включення. За сухої форми, на тлі ангіопатій, інтенсивного кровонаповнення червоної пульпи, встановлена гіперплазія лімфатичних вузликів, в основному – за рахунок Т-лімфоцитів.У мезентеріальних лімфатичних вузлах котів за вологої форми FIP встановлене суттєве зменшення популяцій різних клітин кіркової, паракортикальної та мозкової зон, що поєднувалося з набряком строми, оголенням ретикулярного каркасу, просяканням його глікопротеїнами, глікозаміногліканами. У котів, за сухої форми, зміни в лімфатичних вузлах не однотипні, розвивається синусний гістіоцитоз та помірне заселення кіркової речовини та мозкових тяжів клітинами лімфоїдного ряду. При цьому можна виявляти макрофаги з дрібними піронінофільними включеннями в цитоплазмі.Нейрогістохімічними дослідженнями лобної ділянки кори головного мозку котів встановлені розлади гемомікроциркуляції, ангіопатії, регресивні зміни гліальних елементів, гостре набрякання нейронів.Встановлено, що характерним мікроструктурним проявом FIP є генералізоване ураження судин: за вологої форми в паренхіматозних та периферичних імунних органах превалюють судинно-стромальні дистрофії: мукоїдне, фібриноїдне набухання, фібриноїдний некроз, амілоїдоз стінок артеріальних судин, а за сухої форми – розвиток периартериїтів та гранульомВстановлену наявність ацидофільних включень у цитоплазмі макрофагальних елементів випітної перитонеальної рідини та макрофагах легень, лімфатичних вузлів, селезінки, підшлункової залози слід віднести до специфічних змін за FIP.Ключові слова: інфекційний перитоніт котів, FIP, легені, печінка, підшлункова залоза, нирки, селезінка, мезентеріальні лімфатичні вузли, кора головного мозку, макрофаги, ацидофільні включення.^UIn the lung tissue morphohistochemical researches have shown that the exudative form often develops catarrhal bronchopneumonia, which is accompanied by hyperemia, edema of stromal elements and vessel walls, macrophage infiltration of the lumen of the bronchial alveoli, combined with necrobiosis, desquamation of the epithelium of the bronchial mucosa and mucus hypersecretion. In the dry form, the development of interstitial pneumonia is registered, which alternated with areas of atelectasis, emphysema and bronchiectasis and productive necrotic arteritis. Along the course of many branches of the pulmonary artery, powerful cellular infiltrates.By optical research of the myocardium in the wet form was found: disorganization of the walls of the arterioles, their mucoid, fibrinoid swelling and necrosis, stroma edema, diapedetic hemorrhage. In the dry form, the myocardium is dominated by proliferative-destructive vasculitis, perivasculitis, diffuse or focal lymphoid-histiocytic-neutrophilic infiltrates.In the liver of cats in the wet form was found protein-fat dystrophy of hepatocytes, fibrinoid swelling and fibrinoid necrosis of the vessel walls, moderate round-cell infiltration in the triad area. In the dry form in the liver of cats, the development of productive inflammation was found, is accompanied by the formation of extensive perivascular, periductal round cell infiltrates, duct proliferation, cholestasis, lymphangitis and the formation of nonspecific granules in the liver parenchyma.In the pancreas, the most severe changes are developing in the vascular system. In the wet form, mucoid, fibrinoid swelling and fibrinoid necrosis of vascular walls were found, and in the dry form - perivascular round cell infiltrates and productive fibroblastic interstitial pancreatitis.Morphohistochemical researches have identified features of changes in the stomach, duodenum and jejunum of cats. In the wet form of the disease, edema of the muscular and submucosal layer develops, dilatation of venous vessels and capillaries, fibrinoid edema and necrosis of arterioles is pronounced. These changes are combined with necrosis of the apical mucosa of the stomach, jejunum, hyperplasia and hypertrophy of the goblet cells of the villi. In the dry form in the walls of the submucosal layer, the mucous membrane of the stomach and intestines, proliferative processes are predominated.Morphohistochemical researches of the kidneys in the wet form revealed: serous glomerulonephritis, protein-fatty dystrophy of the epithelium of the convoluted tubules, fibrinoid swelling of the walls of arterioles, edema, and loosening of the interstitium and excessive formation of glycosaminoglycans, glycosides. In the dry form - acute interstitial nephritis in combination with tubulopathies, serous glomerulonephritis, vasculitis and perivasculitis.In the spleen of cats in the wet form progresses the reduction of white pulp (a sharp decrease in T- and B-lymphocytes) mesenchymal dysproteinosis. In the cytoplasm of macrophages, on preparations stained by Brashe, are different in size pironinofilni inclusion. In the dry form - on the background of angiopathies, intense blood supply to the red pulp, hyperplasia of the lymph nodes is founhd out, mainly due to T-lymphocytes.In the mesenteric lymph nodes of cats in the wet form of FIP found a sharp decrease in populations of various cells of the cortical, paracortical and cerebral zones, which was combined with stroma edema, exposure of the reticular skeleton, its impregnation with glycoproteins, glycosaminoglycans.In cats in the dry form in the lymph nodes changes are heterogeneous develop sinus histiocytosis and moderate colonization of the cortex substance and cerebral cords by cells of the lymphoid series. It is possible to detect macrophages with small pyroninophilic inclusions in the cytoplasm.Neurohistochemical researches in the frontal cortex of cats have revealed disorders of hemomicrocirculation, angiopathy, regressive changes in glial elements, acute swelling of neurons.It is set up that the characteristic microstructural ostent of FIP is generalized vascular damage: in the wet form in the parenchymal and peripheral immune organs prevail vascular-stromal dystrophies: mucoid, fibrinoid swelling, fibrinoid necrosis, amyloidosis of the walls of arterial vessels, and in the dry form - the development of periarteritis and granulomas.The designated presence of acidophilic inclusions in the cytoplasm of macrophage elements of the excreted peritoneal fluid and macrophages of the lungs, lymph nodes, spleen, pancreas should be attributed to specific changes in FIP.Key words: infectious peritonitis of cats, FIP, lungs, liver, pancreas, kidneys, spleen, mesenteric lymph nodes, cerebral cortex, macrophages, acidophilic inclusions.